中新社北京3月31日電 (張亞鋒 馬帥莎)天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船31日順利完成受控再入大氣層任務(wù)，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)貨運(yùn)飛船為何要實(shí)施離軌？受控再入大氣層如何實(shí)現(xiàn)？有何難度？中國(guó)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)師楊勝揭秘。
楊勝表示，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。
據(jù)介紹，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)。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，來確保自身安全，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。空間碎片治理是全球面臨的難題，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。
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，是中國(guó)航天履行大國(guó)責(zé)任和擔(dān)當(dāng)，樹立負(fù)責(zé)任大國(guó)形象的重要選擇。
天舟二號(hào)是如何受控離軌的？楊勝指出，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100至120千米左右高度時(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，航天器逐步解體、二次解體和燒蝕。
為降低對(duì)地面人員的風(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、歐洲的自動(dòng)貨運(yùn)飛船(ATV)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)?rdquo;。
據(jù)悉，中國(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)。
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。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)。
在軌期間，天舟二號(hào)已圓滿完成中國(guó)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，此次受控離軌、再入大氣層又為其他航天器創(chuàng)造了安全干凈的空間環(huán)境。(完)
