天宫二号正在进行降轨操作,寿命还长为何提前坠毁?天宫一号和二号为什么不能长期留在太空作为未来空间站的基础,而是要报废跌
发布时间: 2023-07-18

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天宫二号正在进行降轨操作,寿命还长为何提前坠毁

天宫二号是我国第2个试验性空间站式太空飞行器,目前仍然在轨运行,但是5天之后它将在受控制之下进入大气层坠毁。

天宫二号空间实验室发射到太空中才不过两年多时间,我们还没听说其发挥多大作用,今天就传来了它要受控坠毁的消息。其实在今年6月份的时候就有国外媒体报道我国天宫二号空间实验室进行了受控的降轨操作,其飞行高度已经降落到了距离地面不到300公里的高度,貌似是要将其受控坠毁前的操作。

而中国新闻网等媒体7月13日报道,来自中国载人航天工程办公室的消息称,天宫二号空间实验室已根据计划安排完成了全部拓展试验,初定于北京时间2019年7月19日当天操作其择机离轨下降进入大气层,高速飞行的天空二号空间实验室大部分将在大气层中焚毁,但有少量残骸将会落入被称为“航天器坟场”的南太平洋预定安全海域,天宫一号坠毁时就落到了这个地方。

天宫二号空间实验室是在天宫一号目标飞行器备份的基础上根据下一步的战争航天需要改装而成的,将其发射到太空中的主要任务是接受载人飞船和货运飞船对接实验工作,同时开展实施推进剂在轨补加、释放小型卫星等一系列的空间科学实验和相关技术试验,验证空间站建造和运营相关关键技术等。它由实验舱和资源舱组成,起飞重量约8.6吨,总长10.4米,太阳帆板展开的宽度约18.4米。

它于2016年9月15日22时从酒泉卫星发射中心发射升空并进入预定轨道。我们之所以没有听说它发挥多大作用,主要是它上天的时间比较短,而且这两年的载人航天发射比较少,实际上在发射后一个月多的10月19日,天宫二号就与神舟十一号载人飞船成功实现自动交会对接;10月23日又成功释放了伴随他一起升空的卫星开展伴飞试验;到了2017年4月22日,天宫二号又与天舟一号货运飞船顺利完成自动交会对接任务,之后的天空二号就处于无任务可执行的状态,其实当初设计的它的在轨寿命也只有两年,和货运飞船的对接任务完成后,它就已经在太空中无任务游荡了两年,如今受控坠毁也算是超过其设计寿命了呢。

天宫二号空间实验室的受控坠毁,也代表着我国太空站建设事业将进入下一步的实施阶段,但应该不会再是发射天宫三号了,因为两三年前我国航天部门就称为了加快步伐并减少经费,已将天宫二号和天宫三号的任务合并到一起完成,在建造空间站之前就发射一个空间实验室,天宫二号已经完成了全部任务,下一项的空间站建设将一步到位完成,预估到2022年的时候,我国的空间站将建成遨游太空,因此工作重心将会转移到建设真正的空间站上来。

天宫一号和二号为什么不能长期留在太空作为未来空间站的基础,而是要报废跌落

航天器在太空中飞行会受到众多因素影响,除了地球引力之外,还有地球引力分布不均匀、太阳/月球/木星/金星引力、太阳光压、稀薄大气阻力、地球反射/辐射光压、海洋/大气潮汐引力等诸多因素。对于国际空间站、航天飞机、天宫实验室、神舟飞船、天舟货运飞船这些飞在400千米高轨道的低轨航天器而言,大气阻力则成为致命杀手,需要定期维持轨道高度。

例如,天宫一号任务期间,太阳活动处在高峰,电离层/大气层比较活跃,受到空气阻力影响更大,需要更频繁维持轨道。而当燃料耗尽、轨道维持停止后,便会逐渐自然再入大气并焚毁。而对于天宫二号这类受控再入情形,则可以清楚看到区别:它会在极短时间内,直接再入大气焚毁。

很多人都担心航天器残骸问题。事实上,由于太阳系内的太空环境和人造的太空垃圾存在,地球每天都有超过100吨物质闯进大气层,但人类仅能偶尔看到一些流星,极其罕见情况下能捡到陨石,绝大部分情况这些物质都会完全焚毁或掉在人迹罕至的地方。

天宫二号和一号尺寸类似,但它们比起其它再入大气的大家伙都是“小不点”(图改编自NASA)

人类航天发展了60余年,虽然已经发射了数以千计的航天器,但尚未有过在轨航天器再入大气时对人类造成直接伤害的先例。天宫一号和天宫二号仅是8.6吨的小家伙。比起历史上再入大气的7个礼炮号空间站(18.5-19.8吨)、天空实验室空间站(77.1吨)、和平号空间站(129.7吨)小很多,且它没有再入大气热防护措施,理论上讲对人类的危害基本为0。

南太平洋是个巨大的航天器坟场 (图源:

因为这一系列伟大航天器打下了的坚实基础,下一步的中国载人航天发展就是等待天宫空间站全面开建!

天宫二号,不想和你说再见,但最后还是不得不说:再见!

“牧星人”是怎样把天宫二号带回家的

北京飞控中心副主任孙军在接受科技日报记者专访时介绍,天宫二号的离轨控制分两步实施。先让它来个“180度转身”,变成推进器向前。7月18日天宫二号飞到我国喀什测控站上空时,地面发送降轨指令,利用发动机反推让它减速,使它在继续绕地球飞行半圈后,在南太平洋上空从此前高度约390公里的圆形轨道,进入近地点200公里的椭圆形轨道。 开展这一波操作主要是出于稳妥考虑。孙军说,毕竟天宫二号已经有一年多时间没有实施轨道控制,虽然其“健康状态”一直处于监测之中,但发动机会不会出现预料之外的问题,只有试一试才能打包票。分两次实施降轨,可以及早发现问题,为异常情况留出更多调整余地。 首次降轨完成后,地面人员会迅速对任务情况进行精确测量和标定,以进一步掌握发动机的工作、推力情况,相当于为后续动作校正了“准心”。 站得更近、试过了“枪”、准心也校正了,“打靶”当然更有把握。 由于地球在由西向东不断自转,天宫二号每90分钟绕地球飞一圈回来,星下点都会向西偏移,两圈以后飞行轨迹就超出了安全落区范围。因此第二次降轨被安排在7月19日,地球自转一天后进行。 孙军介绍,此次控制目标是将轨道近地点从200公里降到70公里以内,让天宫二号直接进入大气层。 不过,航天器进入大气层后会迅速烧蚀分解、不再受控,少量烧蚀残留物将随惯性呈抛物线坠落。因此这次控制,主要要在轨道高度120公里以上完成。天宫二号进入稠密大气之后,就没有“回头路”了。 天宫二号的预定落区是一个东西方向长约8000公里、南北宽约1700公里的矩形,听上去很广阔,其实对于以每秒7.8公里速度再入返回的航天器来说,测控精度要求很高。如果发生意外,采取应急措施的时间非常有限。 孙军说,这一阶段最大的安全隐患仍来自发动机。如果发动机不能及时点火反推,或者推力不够未能将轨道降到预定高度,残骸落点将超出落区范围,可能对地面造成威胁。假如发生这种情况,地面必须迅速计算误差,向天宫二号注入新的控制参数;如果主推进器失效,则要让原本负责偏航和俯仰的姿控发动机“替补登场”,完成剩下的任务。无论采取哪种应急举措,都必须在几分钟内完成,才能确保残骸落入指定范围。 据中国载人航天工程办公室消息:天宫二号空间实验室于北京时间2019年7月19日21时6分受控离轨并再入大气层,少量残骸落入南太平洋预定安全海域。 在“牧星人”的精心呵护下,设计寿命两年的天宫二号在太空平安度过了1036天,最终受控荣归。



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