天舟二號(hào)為何離軌再入 專家：履行大國(guó)擔(dān)當(dāng)
近日，中國(guó)載人航天工程辦公室發(fā)布消息稱，天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船已于北京時(shí)間3月31日18時(shí)40分受控再入大氣層。飛船絕大部分器件被燒蝕銷毀，少量殘骸落入南太平洋預(yù)定安全海域。
天舟二號(hào)為什么要實(shí)施離軌再入？它是怎樣受控離軌的？航天科技集團(tuán)五院天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船總體主任設(shè)計(jì)師楊勝在接受媒體采訪時(shí)對(duì)此進(jìn)行了解讀。
受控離軌，避免占用軌道資源
楊勝告訴記者，天舟二號(hào)已圓滿完成空間站建造階段的各項(xiàng)技術(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證，以及在軌拓展試驗(yàn)驗(yàn)證，為了不占用軌道資源，為其他航天器創(chuàng)造安全干凈的空間環(huán)境，按照國(guó)際慣例對(duì)完成任務(wù)后的在軌航天器實(shí)施離軌操作，這是中國(guó)航天履行大國(guó)責(zé)任的必然選擇。
“一般而言，10厘米以上的空間碎片，對(duì)在軌航天器來說，一旦撞上就是滅頂之災(zāi)。”楊勝解釋說，這些空間碎片，經(jīng)常讓飛馳的航天器不得不采取變軌措施進(jìn)行避撞，以確保自身安全，有時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響在軌飛行任務(wù)，甚至導(dǎo)致任務(wù)失敗。空間碎片的治理非常困難，在400千米高度的近地軌道上，空間碎片需要幾年甚至十幾年才能逐漸離軌消失。
楊勝分析，此次天舟二號(hào)任務(wù)期滿后按照國(guó)際慣例實(shí)施離軌操作，既可以減少空間碎片的數(shù)量，避免對(duì)在軌航天器和地面產(chǎn)生危害；又可以為全球空間碎片環(huán)境治理發(fā)揮重要作用，避免占用軌道資源。
分次控制，精確控制隕落
那么，天舟二號(hào)又是如何受控離軌的？
楊勝介紹，低軌道上的衛(wèi)星或其他航天器壽命末期在大氣阻力或控制系統(tǒng)作用下，軌道逐漸降低，當(dāng)降低到距離地面100—120千米高度時(shí)，在氣動(dòng)力作用下，軌道高度迅速降低，氣動(dòng)作用加劇，此時(shí)可以認(rèn)為航天器再入大氣層。
“低軌航天器再入大氣層時(shí)，會(huì)以每秒8千米的速度快速飛行，此時(shí)在氣動(dòng)熱和氣動(dòng)力的雙重作用下，航天器會(huì)逐步解體、二次解體和燒蝕。”楊勝說。
他告訴記者，為降低風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)近地大型航天器實(shí)施離軌的通用做法是進(jìn)行受控再入，蘇聯(lián)的“和平號(hào)”空間站、美國(guó)的空間實(shí)驗(yàn)室等均在任務(wù)末期通過受控再入的方式成功脫離軌道并隕落于安全區(qū)域。安全區(qū)域一般選擇在南太平洋無人區(qū)域，那里少有飛機(jī)和輪船經(jīng)過，是國(guó)際上通用的低軌航天器再入“墳?zāi)埂薄?/p>
“我國(guó)也在2017年和2019年相繼實(shí)施了天舟一號(hào)和天宮二號(hào)的受控再入任務(wù)，為了降低地面風(fēng)險(xiǎn)均采取了軌道、姿態(tài)機(jī)動(dòng)以控制再入落點(diǎn)。”楊勝介紹。
“天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船的受控再入過程采用分次控制的方式精確控制隕落。”楊勝說，第一次是從400千米高度的圓軌道變至200千米的近地點(diǎn)橢圓軌道，第二次是將它的近地點(diǎn)變至大氣層高度90千米以下，使其能夠進(jìn)入大氣層燒毀，沒有燒毀的進(jìn)入預(yù)定落區(qū)，最終順利完成任務(wù)。