央廣網北京3月31日消息(記者王晶) 天宮一號作為我國第一個目標飛行器,對於國人來說並不陌生。據中國載人航天工程辦公室30日發布消息稱,預計北京時間2018年4月1日±1天,天宮一號「再入」大氣層。
這一消息的發布,引起航天愛好者及外界的極大關注,再入大氣層的過程如何進行,會砸中地面嗎?降落後的燃料又是否會對地面造成危害......針對公眾提出的這些問題,央廣網記者對話了中國科學院國家天文臺研究員鄭永春。他表示,雖應密切關注,但也不必杞人憂天,砸中人的概率極低,也不會對地面造成傷害。
此前,天宮一號於2011年9月29日發射升空,先後與神舟八號、九號、十號飛船進行6次交會對接。2016年3月16日,天宮一號目標飛行器正式終止數據服務,全面完成了歷史使命,進入軌道衰減期。
產生灰燼與日常塵埃沒差別 沒必要擔心
記者:碎片墜落在地上的可能性有多大?會擊中人麼?
鄭永春:砸中人的可能性幾乎沒有。事實上從20世紀60年代到現在,大約有15000噸以上的人造太空飛行器殘骸落回地球,但從未傷害到人口密集地區的居民。
而根據粗略的估算,在流星雨爆發的時段,每小時約有1000~20000顆隕石落向地球,而普通人被200g以上的隕石砸中的概率是7億分之一;作為對比,普通人一生中被雷劈的可能性是1.2萬分之一。
另外,太空飛行器有一定的落點,天宮一號墜入大氣層後就會燒毀,剩餘殘骸將落入指定海域,其大部分碎片在到達地面前已燒盡,不會到達地面。而按照國際通行的做法,運行在近地軌道的大型太空飛行器退役後,是讓其受控墜落到南太平洋一處遠離大陸區的深海區,此地也被業內稱之為「太空飛行器的墳場」。
記者:降落後的燃料是否會對地面造成危害?
鄭永春:太空飛行器在大氣層燒毀後,便會變成各種物質的灰燼,與我們日常空氣接觸到的塵埃沒有什麼區別,這個完全沒必要擔心。
事實上,每年由外空再入地球大氣層的質量約有40000噸,只有不足0.5%是人類產生的空間物體。天宮一號重量僅約8.5噸,相比20噸級的和平號空間站等體量小不少,天宮一號大部分器件將在返回大氣層中燒蝕銷毀,對航空活動以及地面造成危害的可能性極小。
如果太空飛行器燃料耗盡 壽命將會就此終結
記者:如何預測「再入」時間?
鄭永春:天宮一號「再入」大氣層會受到溫度、風速、風向等不穩定因素的影響。另外,太空飛行器下降速度的降低、軌道的變化等很多參數的不斷變化,都會影響對時間的預測。所以,很難非常精準地預測到落點時間。
但是,當太空飛行器越接近地面時,對其運行軌跡等方面的預測就越準確。目前,世界上對於太空飛行器自由再入大氣層時的預報能力,一般要在最後兩小時才能較為準確地預報再入時間和再入範圍。
記者:天宮一號為何接近壽命末期?
鄭永春:在距離地球表面300km~1000km的近地軌道上,運行著空間站和各類衛星等太空飛行器。這些太空飛行器在完成自身使命或報廢失效後,都將離開運行軌道並最終再入大氣層。而類似於天宮一號、及我國神舟飛船這樣執行載人航天任務的飛行器,其軌道高度範圍一般在400~600公裡左右。
天宮一號屬於載人飛行器,高度在400公裡,如果燃料耗盡,便會落地返回。其實,處於此高度的飛行器絕非是處於百分百真空狀態,仍會有一些非常稀薄的物質,與天宮一號發生摩擦,減緩其飛行速度,另外,飛行器受到的地球引力不同,也會對其飛行速度造成一定影響,所以近地軌道飛行器的運行軌道並不是非常穩定。
如果不能每隔一段時間就點一次火,以提供推力,抬升軌道高度的話,它在幾年內也會進入地球大氣層燒毀。
記者:壽命終結後,如何再入大氣層?
鄭永春:首先要經歷大型設備的分離解體,隨後隨著與太空飛行器本體分離後被大氣層摩擦,其溫度繼續升高,艙體受到的氣動摩擦和氣動熱會愈演愈烈,在高溫和大氣阻力的雙重作用下,太空飛行器的主體結構、內外部設備陸續與太空飛行器本體發生分離,太空飛行器解體高度一般在80km左右。解體後的碎片在墜落過程中繼續加熱燒蝕。
天宮一號在軌道衰減中,其飛行軌道會越來越低,隨之太空飛行器所處的大氣密度也會變大,在下降之初高度可能會降低得慢一些,但在最後下降速度會越來越快。一旦進入地球大氣層幾十公裡高度時,太空飛行器將會與大氣層產生劇烈的摩擦,產生高溫高壓,大部分將會被燒毀、解體,變成碎片。
天宮一號的「謝幕」 對中國具有裡程碑式的意義
記者:太空飛行器壽命終結後墜落,是否有國際慣例?
鄭永春:比如俄羅斯「聯盟號」飛船、為國際空間站送貨的「龍」飛船、「歐洲環境衛星」、「瞳孔」衛星、「銀河-15」衛星、等等這些太空飛行器都是最終掉入地球大氣層後燒毀解體,這是常見的事情。
事實上,中國航天在太空飛行器受控墜落方面的經驗豐富。比如2014年11月1日,我國探月工程三期再入返回飛行試驗器以第二宇宙速度從月球軌道返回,通過在大氣層表面「打水漂」的方式減速,最終落在內蒙古預定位置。
記者:天宮一號即將「謝幕」,為何外界會如此關心?
鄭永春:這對中國來說具有「裡程碑式」的意義,從這艘試驗飛行器上得到的經驗和教訓,都將應用在未來中國的空間站中。
2011年9月29日該飛行器發射升空,標誌著我國邁入載人航天工程「三步走」戰略的第二步第二階段,也標誌著我國已經擁有建立初步空間站,即短期無人照料的空間站的能力。此後3年裡,天宮一號先後與神舟八號、神舟九號、神舟十號飛船交會對接,系統驗證了自動交會對接、人控/手動交會對接等關鍵支撐技術,讓我國成為世界上第三個自主掌握空間交會對接技術的國家。
同時,中國將於2022年完成空間站建設,航天員在軌駐留的時間也大大延長。