在軌飛行超過1000天! 天宮二號做出了哪些貢獻(xiàn)?

圖片來源：攝圖網(wǎng)

7月19日晚間，由中國航天科技集團(tuán)五院抓總研制的天宮二號空間實(shí)驗(yàn)室，以受控的方式，圓滿完成離軌和再入大氣層，少量殘骸落入南太平洋預(yù)定安全海域。此次天宮二號“回家”有哪些重要的意義和看點(diǎn)？來聽天宮二號總設(shè)計師朱樅鵬和五院專家們一一講述。

在軌飛行超過1000天天宮二號做出了哪些貢獻(xiàn)？

“天宮二號空間實(shí)驗(yàn)室不僅完美執(zhí)行了各項(xiàng)既定和拓展任務(wù)，更用主動受控離軌這一壯烈方式，為任務(wù)畫上了圓滿句號，這是我國堅定履行負(fù)責(zé)任大國國際責(zé)任的有力擔(dān)當(dāng)，也是中國人和平科學(xué)利用太空資源的生動實(shí)踐。”談起剛擁入地球母親懷抱的天宮二號，朱樅鵬不舍的話語中難掩內(nèi)心的激動與自豪。

“天宮二號空間實(shí)驗(yàn)室設(shè)計在軌壽命兩年，實(shí)際在軌飛行已超過1000天，盡管已超期服役近一年，可平臺及載荷功能正常、狀態(tài)良好，所攜帶的推進(jìn)劑仍很充足，可以繼續(xù)支持其在軌飛行數(shù)年，無論從團(tuán)隊感情還是航天器在軌發(fā)揮的重要作用，我們都不愿與天宮二號割舍，可從在軌可靠性、安全性角度考量，必須進(jìn)行主動離軌。”朱樅鵬說。

“天宮二號承載了推動中國步入‘空間站時代’的歷史使命。”朱樅鵬介紹，天宮二號飛行任務(wù)期間，天宮二號與神舟十一號、天舟一號進(jìn)行了多次交會對接，并開展了一系列空間實(shí)驗(yàn)，充分驗(yàn)證了航天員中期駐留太空的能力、推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加技術(shù)，為建造空間站奠定基礎(chǔ)。

五院研制團(tuán)隊模擬空間站運(yùn)行狀態(tài)，對天宮二號壓氣機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行了高頻次在軌操作，并開展了主動降軌控制等一系列拓展實(shí)驗(yàn)；此外，天宮二號搭載了14項(xiàng)600多公斤重的應(yīng)用載荷，有空間冷原子鐘、寬波段成像儀、三維成像微波高度計設(shè)備，涉及空間基礎(chǔ)物理學(xué)、地球科學(xué)觀測、空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)等多個方面，天宮二號對于支持各類設(shè)備開展空間應(yīng)用實(shí)驗(yàn)仍發(fā)揮著關(guān)鍵作用，經(jīng)濟(jì)效益、社會效益巨大。

為什么要讓天宮二號“主動退休”？

“讓天宮二號主動退休，是為了‘萬無一失’。”朱樅鵬認(rèn)為，隨著超期服役時間的不斷增加，天宮二號的在軌可靠性會有所下降，一旦出現(xiàn)在軌異常，處于近地軌道、失控狀態(tài)的天宮二號會因稀薄大氣的阻力，逐漸下落，墜入大氣層后，一些高熔點(diǎn)材料有可能不會完全燒蝕，少量殘骸會落到地面，危及地面人員安全。天宮二號在狀態(tài)尚佳的時候選擇主動離軌，就是為了徹底消除這一隱患，用穩(wěn)妥安全的方式履行大國的責(zé)任和擔(dān)當(dāng)。

“此次受控離軌，就是要讓天宮二號在指定的時刻落在指定的區(qū)域，確保地面安全。”朱樅鵬介紹，為了確保落得準(zhǔn)，五院天宮二號飛控團(tuán)隊綜合考慮各方面因素，開展了多輪模擬仿真，制定了翔實(shí)的飛控實(shí)施方案；在飛控過程中，團(tuán)隊要時時監(jiān)控并快速調(diào)整航天器的離軌速度、角度，確保航天器以最佳的“入水”姿勢進(jìn)入大氣層。

這一過程必須非常嚴(yán)謹(jǐn)，因?yàn)楹教炱髟陔E落過程中可能發(fā)生解體，形成數(shù)量眾多、姿態(tài)不可控制的碎片，以“天女散花”的方式從天而降，落區(qū)影響的區(qū)域可達(dá)上千公里，為此天宮二號飛控團(tuán)隊制定了多種應(yīng)急處置預(yù)案。

值得一提的是，此次天宮二號受控離軌與天舟一號采取的“一步”飛控實(shí)施的策略不同，天宮二號采取了“兩步走”的策略：第一步，先將天宮二號軌道降低到近地點(diǎn)200公里的橢圓軌道；第二步，再將天宮二號軌道降至近地點(diǎn)70公里的橢圓軌道，進(jìn)入大氣層。

朱樅鵬指出，天宮二號飛控隊伍沒有沿用以往的成熟技術(shù)，就是為了更為充分、全面地搜集航天器主動離軌的各類數(shù)據(jù)，更好地掌握軌道特性。

天宮二號成功完成受控離軌有何意義？

據(jù)了解，在地球周圍，大于10厘米的空間碎片已超過2萬個，一般而言，10厘米以上的空間碎片，無論其撞擊到哪個航天器后果都難以想象。太空中遍布著太空垃圾，經(jīng)常讓馳騁的航天器不得不變道、避障，確保自身的安全，主動銷毀已經(jīng)成為國際上一個共同的追求和發(fā)展的難點(diǎn)。

近期上映的國產(chǎn)電影《銀河補(bǔ)習(xí)班》中，主人公所乘坐的航天器便是因?yàn)槭艿教绽挠绊戨y以返回地球。專家表示，太空垃圾的治理非常困難，在離地球400多公里的近地軌道，太空垃圾需要十年之久才能自然衰落至大氣層內(nèi)燒毀，更別說在中軌道和高軌道漂浮著數(shù)以千計的航天器，可能永遠(yuǎn)都是一個路障，如果不去主動銷毀，將會在軌道上遍布荊棘。

天宮二號受控離軌的成功完成為航天器領(lǐng)域廣泛推廣主動離軌技術(shù)提供了有力支撐。五院有關(guān)專家表示，因?yàn)橐粩嗾{(diào)整姿態(tài)和速度，航天器在離軌過程所耗費(fèi)的燃料不是個小數(shù)目，如果受控離軌方案能不斷優(yōu)化，盡可能少地消耗燃料，對于中、高軌的航天器應(yīng)用價值很大，對于探索經(jīng)濟(jì)、和諧、綠色、環(huán)保的空間事業(yè)發(fā)展道路意義重大。

此次天宮二號的受控離軌在這條道路上邁出了堅實(shí)一步，五院天宮二號飛控團(tuán)隊還將充分研究、挖掘此次離軌數(shù)據(jù)，向著更高、更優(yōu)、更安全的目標(biāo)大步前行。