天宮二號受控離軌完美謝幕

圖/中國航天集團(tuán)官網(wǎng)

7月 19日，在巡游太空 1000多天后，天宮二號返回地球家園。中國載人航天辦公室證實，這個在天宮一號備份目標(biāo)飛行器基礎(chǔ)上改進(jìn)研制而成的空間實驗室于19日晚再入大氣層，少量殘骸落入南太平洋預(yù)定安全海域，標(biāo)志著中國載人航天工程空間實驗室任務(wù)圓滿完成，我國正式進(jìn)入空間站時代。

“身強(qiáng)體壯”卻要功成身退

“天宮二號設(shè)計在軌壽命2年，目前在軌飛行已超過1000天。盡管已超期服役近1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?！敝袊教炜萍技瘓F(tuán)五院天宮二號總設(shè)計師朱樅鵬說，“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?！钡菑脑谲壙煽啃?、安全性角度考量，朱樅鵬表示，必須對天宮二號進(jìn)行受控離軌，以確保萬無一失。他介紹，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。如果以失控狀態(tài)墜入大氣層，一些高熔點(diǎn)材料有可能不會完全燒蝕，少量殘骸有可能落到地面，危及地面人員安全。因此，我國在天宮二號狀態(tài)尚佳時實施受控離軌，就是為了徹底消除隱患，用穩(wěn)妥、安全的方式履行大國責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。

另外，在離地球400多公里的近地軌道，太空垃圾需要10年時間才能自然衰落至大氣層內(nèi)燒掉中、高軌道上漂浮的碎片及廢棄航天器，或?qū)⒂肋h(yuǎn)成為在軌航天器的路障。所以主動銷毀即將廢棄的航天器，避免讓它們留在太空，是維護(hù)軌道環(huán)境的重要手段。

受控離軌兩次變軌

7月 16日 17時 16分，一條“斷電”指令經(jīng)由北京航天飛行控制中心發(fā)送到距離地球400公里之外的太空。在那里，天宮二號“肚子”里十余件載荷、設(shè)備接到指令，陸續(xù)熄滅工作指示燈，靜待歸途。3天后，也就是 7月19日的晚上，人們迎來了天宮二號“回家”的消息。

受控離軌是要讓天宮二號在指定時刻落在指定區(qū)域，這并不是簡單發(fā)出一個離軌指令就能實現(xiàn)的。為確保它落得準(zhǔn)，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，制定了翔實的飛控實施方案。在飛控過程中，飛控人員要實時監(jiān)控并快速調(diào)整天宮二號的離軌速度、角度，確保它以最佳姿勢進(jìn)入大氣層。

這是我國航天史上第二次實施航天器受控離軌，首次受控離軌的是天舟一號貨運(yùn)飛船。不過，與天舟一號采取的“一步”飛控實施策略不同，天宮二號采取了“兩步走”的飛控實施策略：第一步將軌道降低到近地點(diǎn)200公里的橢圓軌道；第二步將軌道降至近地點(diǎn)70公里的橢圓軌道，進(jìn)入大氣層。北京航天飛行控制中心副主任孫軍介紹，開展這一波操作主要是出于穩(wěn)妥考慮。孫軍說，畢竟天宮二號已經(jīng)有一年多時間沒有實施軌道控制，雖然其“健康狀態(tài)”一直處于監(jiān)測之中，但發(fā)動機(jī)會不會出現(xiàn)什么預(yù)料之外的情況，只有試一試才能打包票。分兩次實施降軌，可以及早發(fā)現(xiàn)問題，為異常情況留出更多調(diào)整余地。

首次降軌完成后，地面人員迅速對任務(wù)情況進(jìn)行精確測量和標(biāo)定，以進(jìn)一步掌握發(fā)動機(jī)的工作、推力情況，相當(dāng)于為后續(xù)動作校正了“準(zhǔn)心”。

朱樅鵬介紹，此次沒有沿用以往成熟的技術(shù)而另辟蹊徑，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。天宮二號受控離軌，為廣泛推廣主動離軌技術(shù)提供了有力支撐。

在“牧星人”的精心呵護(hù)下，天宮二號在太空平安度過了1036天，最終受控榮歸，于北京時間2019年7月19日21時6分受控離軌并再入大氣層，少量殘骸落入南太平洋預(yù)定安全海域（西經(jīng)160度～90度、南緯 30度～45度），也就是在著名的尼莫點(diǎn)附近。

在軌34個月留下的美好記憶

天宮二號空間實驗室自 2016年 9月 15日發(fā)射入軌以來，先后與神舟十一號載人飛船和天舟一號貨運(yùn)飛船完成4次交會對接，成功支持2名航天員在軌工作生活30天，突破掌握航天員中期駐留、推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加等一系列關(guān)鍵技術(shù)，并在超期服役的300多天里，完成多項拓展試驗，為中國空間站研制建設(shè)和運(yùn)營管理積累了重要經(jīng)驗。

作為我國第一個真正意義上的太空實驗室，天宮二號共搭載14項約600公斤重的應(yīng)用載荷，以及航天醫(yī)學(xué)實驗設(shè)備和在軌維修試驗設(shè)備，開展了60余項空間科學(xué)實驗和技術(shù)試驗，圓滿完成了各項既定任務(wù)，取得了一大批具有國際領(lǐng)先水平和重大應(yīng)用效益的成果。其中，天宮二號搭載的空間冷原子鐘是國際上首臺在軌運(yùn)行的冷原子鐘，根據(jù)在軌測試結(jié)果推算冷原子鐘日穩(wěn)定度達(dá)到7.2×10-16；中歐聯(lián)合研制的伽瑪暴偏振探測儀是國際首臺寬視場、高效率的專用宇宙伽馬射線暴偏振探測儀器，成功探測到55個宇宙伽瑪暴事例，為國際伽瑪暴聯(lián)合探測做出了重要貢獻(xiàn)。此外，天宮二號還搭載太空養(yǎng)蠶、雙擺實驗、水膜反應(yīng)等3個香港中學(xué)生太空科技設(shè)計大賽獲獎的實驗項目，取得了良好的社會效益。

在天宮二號完成了歷史使命的謝幕時刻，中國空間站建設(shè)籌備工作和相關(guān)實驗項目的征集工作一直在緊鑼密鼓地進(jìn)行中。據(jù)中國科學(xué)院空間應(yīng)用中心應(yīng)用發(fā)展研究中心主任張偉介紹，我國預(yù)計在2020年發(fā)射空間站核心艙，2022年左右發(fā)射實驗艙Ⅰ和實驗艙Ⅱ，之后把3個艙形成“T”字形構(gòu)型，構(gòu)成完整的空間站。預(yù)計空間站將從2022年之后開始運(yùn)行，在軌 10年以上。（本刊綜合）

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天宮二號大事記

2016年9月15日22時04分，長征二號F T2運(yùn)載火箭搭載天宮二號空間實驗室在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。

2016年10月19日，神舟十一號載人飛船與天宮二號成功實現(xiàn)交會對接。航天員景海鵬和陳冬入駐天宮二號。

2016年10月23日7時31分，天宮二號成功釋放伴隨衛(wèi)星。

2017年4月22日，天舟一號貨運(yùn)飛船與天宮二號順利完成自動交會對接。這是天宮二號首次與貨運(yùn)飛船進(jìn)行交會對接。

2017年4月27日，天舟一號貨運(yùn)飛船與天宮二號成功完成首次推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加試驗。

2017年6月15日，天舟一號貨運(yùn)飛船與天宮二號完成第二次推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加試驗。

2017年6月19日，天舟一號貨運(yùn)飛船完成與天宮二號的繞飛和第二次交會對接試驗。

2017年9月12日，天舟一號貨運(yùn)飛船完成與天宮二號的自主快速交會對接試驗。

2018年9月15日，天宮二號空間實驗室圓滿完成了在軌運(yùn)行2年的目標(biāo)，取得了階段性勝利。

2019年7月19日，天宮二號受控離軌并再入大氣層，少量殘骸落入預(yù)定安全海域。