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中国雄心

  新华社记者2日从中国载人航天工程办公室了解到,经北京航天飞行控制中心和有关机构监测分析,4月2日8时15分左右,天宫一号目标飞行器已再入大气层,再入落区位于南太平洋中部区域,绝大部分器件在再入大气层过程中烧蚀销毁。

  2011年9月29日21时16分03秒,天宫一号目标飞行器从酒泉卫星发射中心发射升空。作为我国首个自主研制的载人空间试验平台,天宫一号全长10.4米,最大直径3.35米,内部有效使用空间约 15 立方米。在在轨运行的1630天里,天宫一号不但完成了既定使命任务,还超出原本两年的设计寿命,实际在轨四年半,超期服役并开展多项拓展技术试验。2016年3月16日,天宫一号目标飞行器正式终止数据服务,全面完成了历史使命。

  而与此同时,就在几天之前,中国新一代空间站的核心舱已对外首次公开,预计将在2020年前后利用长征5B 火箭发射升空,之后再经过几十次的发射组装,中国就将迎来属于自己的“空间站时代”。可以说,此时此刻的这一时间点就像预定好的巧合串联起了中国空间站事业的崛起历程。

  / 落区位于南太平洋“航天器坟场”

  天宫一号

  完美谢幕

  1992年9月,

  我国确定了载人航天“三步走”的发展战略:

  第一步 载人

  发射载人飞船,建成初步配套的试验性载人飞船工程,开展空间应用实验;随着神舟五号和神舟六号飞行任务的成功,标志工程第一步任务目标的实现

  第二步 对接

  突破航天员出舱活动技术、空间飞行器的交会对接技术,发射空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题。天宫一号和神舟系列飞船的对接成功,标志着我国掌握了航天员空间出舱活动关键技术。

  第三步 空间站

  建造空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。

  美国航空航天学会会员、“小火箭”工作室创始人邢强表示,此次天宫一号再入堪称“完美”,落区也正处于航天器扎堆坠入的太平洋“航天器坟场”区域。邢强计算预计,8吨左右的天宫一号,将产生1—1.5吨左右的残骸坠入大洋。天宫一号残骸有没有可能坠落陆地?为什么要采取无控方式回归?就天宫一号再入的相关问题,航天专家进行了解读。

  释疑1:

  为何采取无控方式?

  ——已经与地面中断数据联系

  航天器再入大气层,分为受控再入和无控再入两种方式。天宫一号采取了无控方式再入。国际宇航联空间运输委员会秘书长、航天科工集团二院研究员杨宇光介绍,采取无控方式再入大气层的航天器,一般包括已经超过服役寿命,或发生故障失去控制的航天器,以及火箭发射过程中已经用完的各个子级。根据载人航天办公室公布的信息,2016年3月16日,天宫一号目标飞行器正式终止数据服务,全面完成使命,进入轨道衰减期。这意味着,天宫一号与地面失去了数据联系。邢强解释,地面虽仍然可以对其进行监测,但无法上传数据进行姿态和轨道控制,也就无法使其受控坠落。

  “在有条件的情况下,国际上航天器再入主要选择受控再入。”邢强说,例如超过100吨和平号空间站再入之前,俄罗斯专门发射了一艘货运飞船与其对接,帮助其减速、控制落点,我国去年发射升空的天舟一号货运飞船在完成任务后,也是以受控再入方式返回。

  释疑2:

  砸到人的概率多大?

  ——从未有人受到再入航天器伤害

  邢强从2016年开始跟踪计算天宫一号轨道,根据计算结果,天宫一号残骸坠入海洋的几率一直在90%上下浮动。

  这一数据根据天宫一号轨道特性计算出来。由于其运行在南北纬43%左右范围内,根据其轨道经过地方的海洋与陆地面积比初步判断,在依据近地点和远地点参数推算出来。

  据统计,从20世纪60年代到现在,人类大约有15000吨以上的人造航天器残骸落回地球,从未伤害到人口密集地区的居民。

  另一项数据显示,每年由外空再入地球大气层的质量约有40000吨,只有不足0.5%是人类产生的空间物体。

  历史上,确实有过航天器残骸坠落在地面上,1979年美国“天空实验室1号”部分可控坠落,坠落位置与预测相差较大。原计划降落在人口稀少的南非开普敦以南1300公里的海洋中,但碎片最终陨落至南印度洋海面和澳大利亚西部的沙漠地区。为此,澳大利亚还向美国开出了400美元的罚单。

  邢强表示,航天器坠落地面是一个概率问题,在有条件的情况下最好选择受控再入。“虽然说航天器再入过程中对人员伤害概率极小,但不建议采取这种办法。”

  释疑3:

  如何准确预报时间?

  ——与太阳活动有关联

  此次天宫一号再入前,载人航天工程办公室多次预报再入时间,且预报结果较为准确。

  杨宇光介绍,无控航天器的陨落区域是不可控的,其陨落时间和区域范围也难以准确预报。即便知道无控航天器准确重量,由于航天器姿态不受控,其迎风面积大小也难以确定。所以,当航天器的高度很低时,大气阻力的影响是最难估计的。

  “目前各国均不具备准确预测的能力,对于失控航天器而言,一般只有再入大气层前的最后几圈才能有相对准确的预报。”杨宇光说,一般在最后2小时才能确定再入时间,并将再入区域确定在长度为12000千米的范围内。“天空实验室1号”就是因为对大气密度的变化过于乐观,导致其预报的在轨时间远低于实际在轨时间。

  邢强表示,此次精确预测也拜太阳所赐。太阳活动的活跃程度会影响航天器再入过程,从而影响预测精准性。太阳活动越活跃,大气层高层密度就更高,航天器受到的再入阻力更大。而3月下旬,太阳活动比较平稳,导致对天宫一号再入时间预测较为精准,没有受到意外的太阳活动影响。

  中国空间站

  即将腾飞

  / 核心舱首次公开 预计2022年建成

  今年,是我国载人航天工程“三步走战略”第三步的关键之年。近日,央视记者首次走进位于北京和天津的中国空间站研制地,第一次真正接触到这支神秘的研制团队,他们的平均年龄只有35岁。据了解,2022年北京冬奥会举办,也正是中国空间站建成之时。

  “三室两厅” 可对接飞船

  在天津航天城的这间厂房里,中国空间站核心舱目前正在做相关的测试工作。据介绍,中国空间站由一个核心舱和两个实验舱组成,每个舱都重达20吨以上,这种三舱结构可以对接两艘载人飞船、一艘货运飞船。空间站的核心舱是空间站的主控舱段,主要对整个空间站的飞行的姿态、动力性、载人环境等进行控制。实验舱主要是航天员在里面工作和做实验用的。另外里面布置有航天员的睡眠区和卫生区,保证航天员的生活和正常的一个居住环境。

  据航天科技集团五院空间站系统副总设计师朱光辰介绍:作为神舟飞船来说,它就相当于是一辆轿车。对天宫一号和天宫二号空间实验室来说,它是相当于这个一室一厅的房子。到了空间站呢,它应该是三室两厅带储藏间。

  300多个传感器

  中国空间站副总设计师朱光辰介绍,在核心舱内,一共布置了300多个传感器,测量900多路信号,目的就是为了测量这个22吨的大家伙,在发射过程当中到底能够承受多大的载荷。

  当太空机械臂第一次展现在记者面前时,它的孪生兄弟已经随天宫二号在太空中执行任务。未来,它也是空间站上辅助航天员进行工作的“好帮手”。航天科技集团五院空间站系统总体设计师罗超介绍,用这种机械手来抓水瓶,它的这个力是非常柔顺的,不会将这个水瓶抓变形和抓坏。

  研制这款机械臂的是三个平均年龄不到32岁的小伙子,而更令人惊讶的是,从项目上马,到交付使用他们只用了不到三年。

  一个国家的奋斗

  朱光辰,中国空间站副总设计师,1995年加入研制团队。从他进入队伍的那天起,他就知道这是一条艰难的路。当时,16个国家联合研制的国际空间站项目已经启动,并且这个项目拒绝了中国的加入。朱光辰说,要建造中国自己的空间站,摆在我们面前的只有一条路,就是靠我们自己的努力去奋斗,去创新。国际空间站上是由多个国家联合来完成的这个目标。现在我们要靠一个国家的力量,把所有技术在我们空间站上都要实现。

  本组稿件据新华社、央视、新京报

  永远的一号

  2011年

  9月29日天宫一号升空

  21时38分,载人航天工程总指挥宣布,天宫一号目标飞行器发射取得圆满成功。浩瀚太空,首次迎来“中国宫”。

  11月3日首次太空对接

  11月3日凌晨,5公里、400米、140米、30米、20米、10米、5米……,天宫一号与神舟八号牵手相拥,开始12天的双人太空之舞。中国成为了世界上第三个掌握自动空间交会对接技术的国家。

  2012年

  6月18日迎来家乡访客

  神舟九号航天员景海鹏、刘旺、女航天员刘洋的来到,让天宫一号顿时有了“家”的温馨。6月23日,在“天宫”中迎来端午节的航天员向中国人民和全球华人送上节日祝福。

  6月24日太空打出“十环”

  12时55分,神舟九号与天宫一号紧紧相牵,对接成功,浩瀚太空中打出完美“十环”。这意味着我国完整掌握了载人航天三大基础性技术中的最后一项——空间交会对接技术。

  2013年

  6月20日中国最高讲台

  在与神舟十号成功对接后,天宫一号变身中国最高讲台,来自孔子家乡的女航天员王亚平,在这里为全国青少年进行我国第一次太空授课。

  2016年

  两年回家之路

  送别神舟十号之后,天宫一号即完成了主要使命,进入“退休”生活。但它不甘寂寞,继续工作。2016年3月,超期服役两年半的天宫一号,正式终止数据服务,踏上了漫漫回家路。在太空孤独地飞行了两年多后,天宫一号回归地球,落于南太平洋中部区域,绝大部分器件在再入大气层过程中烧蚀销毁。

 

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