郭兆煒 保石 科技日報記者 付毅飛
據中國載人航天工程辦公室消息，天宮二號空間實驗室已於北京時間2019年7月19日21時06分受控離軌並再入大氣層，少量殘骸落入南太平洋預定安全海域。天宮二號受控再入大氣層，標誌著中國載人航天工程空間實驗室階段全部任務圓滿完成。
《獨家視頻 天宮二號再入大氣層瞬間》視頻來源：央視新聞
「天宮二號設計在軌壽命兩年，目前在軌飛行已超過1000天。儘管已超期服役近一年，可平臺及載荷功能正常、狀態良好，所攜帶的推進劑仍很充足，可以繼續支持其在軌飛行數年。」中國航天科技集團五院天宮二號總設計師朱樅鵬說，「無論從團隊感情還是太空飛行器在軌發揮的重要作用，我們都不願與天宮二號割捨。」
既然還「身強體壯」，天宮二號為什麼現在就要退休？
朱樅鵬表示，從在軌可靠性、安全性角度考量，必須對天宮二號進行受控離軌，以確保萬無一失。這彰顯了中國的大國擔當與負責任的國際形象。
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。一旦出現在軌異常，處於近地軌道、天宮二號會因稀薄大氣的阻力，逐漸下落。如果以失控狀態墜入大氣層，一些高熔點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。
雖然地球表面大部分是海洋，殘骸落到陸地尤其是人口密集區域的概率極低，但這種可能性畢竟存在。我國在天宮二號狀態尚佳時實施受控離軌，就是為了徹底消除隱患，用百分百穩妥、安全的方式履行大國責任與擔當。
受控離軌是要讓天宮二號在指定時刻落在指定區域，這並不是簡單發出一個離軌指令就能實現的。
為確保它落得準，天宮二號飛控團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，飛控人員要實時監控並快速調整天宮二號的離軌速度、角度，確保它以最佳姿勢進入大氣層。
由於太空飛行器在隕落過程中會發生解體，形成數量眾多、姿態不可控制的碎片，以「天女散花」的方式從天而降，落區影響的區域可達上千公裡。為此天宮二號飛控團隊制定了多種應急處置預案，隨時準備應對各種情況。
這是我國航天史上第二次實施太空飛行器受控離軌，首次受控離軌的是天舟一號貨運飛船。
不過，與天舟一號採取的「一步」飛控實施策略不同，天宮二號採取了「兩步走」的飛控實施策略：第一步將軌道降低到近地點200公裡的橢圓軌道；第二步再將軌道降至近地點70公裡的橢圓軌道，進入大氣層。
朱樅鵬介紹，五院團隊沒有沿用以往成熟的技術而另闢蹊徑，是為了更為充分、全面地搜集太空飛行器主動離軌的各類數據，更好地掌握軌道特性。
天宮二號成功受控離軌意義重大。
在地球周圍，大於10釐米的空間碎片超過2萬個，這樣大小的空間碎片，足以給太空飛行器造成致命傷害。如果看過電影《地心引力》，就能知道它們的危害。為此，在軌飛行的太空飛行器不得不時常變軌避障，保護自身安全。令人頭疼的是，太空垃圾的治理非常困難。在離地球400多公裡的近地軌道，太空垃圾需要十年時間才能自然衰落至大氣層內燒掉。而中、高軌道上漂浮的碎片及廢棄太空飛行器，或將永遠成為在軌太空飛行器的路障。所以主動銷毀即將廢棄的太空飛行器，避免讓它們留在太空，是維護軌道環境的重要手段。
天宮二號受控離軌，為廣泛推廣主動離軌技術提供了有力支撐。太空飛行器在離軌過程中要不斷調整姿態和速度，需要消耗一定燃料。如果受控離軌方案能不斷優化，減少燃料消耗量，對太空飛行器應用有很大價值。畢竟，「回家」所需的「乾糧」越少，太空飛行器能在太空工作的時間就越長。
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天宮二號空間實驗室自2016年9月15日發射入軌以來，先後與神舟十一號載人飛船和天舟一號貨運飛船完成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、推進劑在軌補加等一系列關鍵技術，並在超期服役的300多天裡，完成多項拓展試驗，為中國空間站研製建設和運營管理積累了重要經驗。
▲天宮二號與天舟一號交會對接
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公斤重的應用載荷，以及航天醫學實驗設備和在軌維修試驗設備，開展60餘項空間科學實驗和技術試驗，圓滿完成各項既定任務，取得一大批具有國際領先水平和重大應用效益的成果。
空間冷原子鐘
其中，天宮二號搭載的空間冷原子鐘是國際上首臺在軌運行的冷原子鐘，根據在軌測試結果推算冷原子鐘日穩定度達到7.2E-16；中歐聯合研製的伽瑪暴偏振探測儀（POLAR）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，為國際伽瑪暴聯合探測做出了重要貢獻。此外，天宮二號還搭載太空養蠶、雙擺實驗、水膜反應等3個香港中學生太空科技設計大賽獲獎的實驗項目，取得了良好的社會效益。
中國載人航天工程於1992年正式立項實施，按照「三步走」發展戰略，先後成功將11艘載人飛船、1艘貨運飛船、1個目標飛行器、1個空間實驗室送入太空，實現11名航天員共14人次太空飛行和安全返回，圓滿完成第一步、第二步全部既定任務，為第三步建造中國人自己的載人空間站，解決有較大規模的、長期有人照料的空間應用問題，奠定了堅實基礎。
2019年6月12日，中國載人航天工程辦公室和聯合國外空司，在維也納聯合發布第一批中國空間站空間應用國際合作項目定選結果，來自全球5大洲17個國家的9個項目成功入選，標誌著中國載人航天工程邁出從獨立自主發展到全球合作的重要一步。
目前，工程全線正在全力以赴加緊備戰空間站飛行任務。
天宮二號大事記：
2016年7月9日，天宮二號運抵酒泉衛星發射中心載人航天發射場，開展總裝和測試工作。
2016年9月15日22時04分，長徵二號F T2運載火箭搭載天宮二號空間實驗室在酒泉衛星發射中心成功發射。
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星。
2017年4月22日，天舟一號貨運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飛船進行交會對接。
2017年4月27日，天舟一號貨運飛船與天宮二號成功完成首次推進劑在軌補加試驗。
2017年6月15日，天舟一號貨運飛船與天宮二號完成第二次推進劑在軌補加試驗。
2017年6月19日，天舟一號貨運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行2年的目標，取得了階段性勝利。
2019年7月19日，天宮二號空間實驗室圓滿完成任務，再入大氣層，少量殘骸落入指定海域。
來源：科技日報 文中圖片來自網絡
編輯：劉義陽
審核：管晶晶