从天宫一号到“太空家园” 中国独创“N+1”模式

问题:天宫一号已经退役,为什么不让它飞往太空深处,而是坠毁地球?

摘要:
“天宫二号”空间实验室发射升空,可谓万众期待。与此同时,很多人可能想起了它的“哥哥”——“天宫一号”。那么,“天宫一号”现在情况如何?在浩瀚无垠的太空将飘向何方?表现优异,已经失效2011年9月29日,天宫一号目标飞行器在酒泉卫星发射中心发射升空
…“天宫二号”空间实验室发射升空,可谓万众期待。与此同时,很多人可能想起了它的“哥哥”——“天宫一号”。那么,“天宫一号”现在情况如何?在浩瀚无垠的太空将飘向何方?表现优异,已经失效2011年9月29日,天宫一号目标飞行器在酒泉卫星发射中心发射升空。天宫一号的发射成功标志着中国迈入中国航天“三步走”战略的第二步,即掌握空间交会对接技术。天宫一号是一个目标飞行器,目的是作为其他飞行器的接合点,是中国空间实验室的雏形。天宫一号的主要任务之一为实施空间交会对接试验提供目标飞行器,而之后发射的神舟系列飞船,也称作“追踪飞行器”,入轨后主动接近目标飞行器。2011年11月,天宫一号与神舟八号飞船成功对接,中国成为世界上第三个自主掌握空间交会对接技术的国家。2012年6月18日,神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器成功实现自动交会对接,中国3位航天员首次进入在轨飞行器。2013年6月13日,神舟十号飞船与天宫一号顺利完成了自动交会对接。据了解,天宫一号设计在轨寿命两年,超期服役两年半时间。天宫二号空间实验室总设计朱枞鹏向澎湃新闻透露,航天器一般有个设计寿命,但我们在设计航天器时都会留出余量,不是说设计寿命一到,航天器就失效,正常情况下能够在运行一段时间。天宫一号超期服役也证明了设计完全达到要求,它在轨工作的优异表现才催生了天宫二号空间实验室。如果,天宫一号不顺利,天宫一号备份器(天宫二号的前身)就会被发射到天空,继续完成天宫一号的任务。澎湃新闻注意到,中国载人航天工程办公室2016年3月21日透露,已在轨工作1630天的天宫一号在完成与3艘神舟飞船交会对接和各项试验任务后,由于超期服役两年半时间,其功能已于近日失效,正式终止了数据服务,将坠入大气层烧毁。预计明年下半年坠入大气层航天器坠入地球会不会造成人员伤亡或财产损失是大众一直关心的航天话题之一。航天专家分析认为,轨道上有很多卫星,有些卫星会坠入地球,再入大气层时卫星会解体,一些比较小的卫星在大气层就完全烧毁,但一些重量比较大的卫星解体后的残骸无法完全烧毁。2013年,欧空局的“重力场合稳态海洋环流探测”卫星坠入大气层。专家估计该卫星由于重量较大,进入大气层后无法完全烧毁,某型部分将坠落到地面。该新闻一出,再次引发了航天器坠入地球伤人概率多大的讨论。在天宫二号空间实验室飞行任务新闻发布会上,武平也介绍了天宫一号的相关情况。武平表示,天宫一号整器结构完整,运行轨道仍在持续、密切跟踪监视之中,平均轨道高度约370公里,而且正以每天100米的速度衰减,预计2017年下半年陨落。经过认真计算分析,天宫一号大部分结构部件将在陨落过程中烧蚀销毁,对航空活动以及地面造成危害的概率很低,可能性极小。作为一个负责任的大国,中国政府一贯高度重视各类空间碎片的研究与管理。后续将继续对天宫一号进行监测、跟踪,加强空间目标碰撞预警,必要时发布陨落预报,并向国际社会通报相关情况。

图片 1北京时间9月29日21时25分45秒,随着天宫一号目标飞行器在酒泉卫星发射中心发射升空后准确进入预定轨道,揭开了天宫一号/神舟八号空间交会对接任务的序幕,中国向空间站时代迈出了坚实的一步。

回答:

时针拨回到1992年,当年9月21日,中国决定实施载人航天工程,并确定了三步走的发展战略。“神舟系列飞船的成功发射,为载人航天工程的发展积累了丰富经验:神舟一号到神舟六号的成功发射,实现了第一步‘发射载人飞船’的发展战略;神舟七号实现了航天员出舱活动的技术突破,拉开了第二步‘空间实验室阶段’的序幕。”中国航天科技集团公司天宫一号技术负责人杨宏说。

图片 2
据中国载人航天工程官方网站4月1日发布最新消息,2018年4月1日8时天宫一号运行在平均高度约167.6公里的轨道上,初步预计天宫一号将在北京时间2018年4月2日再入大气层,然后极速坠毁。

如今的天宫一号交会对接任务,是中国航天“三步走”战略的第二步第二阶段。杨宏表示,首次交会对接任务的成功,将意味着继美、俄之后,中国成为第三个独立掌握交会对接技术的国家,这将为我国今后开展更大规模的空间探索、建造中国载人空间站奠定扎实的技术基础。

天宫一号是我国第一个目标飞行器,于2011年9月29日发射升空,先后与神舟飞船进行6次交会对接,在全面完成任务后于2016年3月16日起正式终止数据服务,进入轨道衰减期。

交会对接,像在太空穿针

我们知道,不论卫星还是其他,当发射升空后达到第一宇宙速度即可围绕地球飞行,几乎不需要动力。但实际上,在离地球200到400公里的太空仅是空气稀薄,并非完全真空,天宫一号长时间飞行会受到微阻力,高度缓慢下降,所以就需要偶尔点火发动机,通过动力维持轨道高度。

天宫一号约八吨重,是我国第一个验证飞行器,验证相关技术,为天宫二号做准备,它不具备在轨加注燃料的功能,当初发生升空时携带的燃料也是有限的,所以当燃料耗尽后就再无能力维持轨道高度,更没有动力推向外太空。当天宫一号的轨道下降到200公里后,大气开始浓密,阻力大增,这时的天宫一号会断崖式下降,极速坠毁。

作为中国目前研制的最大的载人航天器,天宫一号目标飞行器将先与神舟八号飞船进行交会对接,并在明年与神舟九号和十号飞船进行交会对接试验。

回答:

针对公众关心的天宫一号/神舟八号空间交会对接究竟如何实现?载人航天工程总设计师周建平介绍说,交会对接实际上分为交会和对接两个过程。具体来说,是先把天宫一号这个目标飞行器调整到一个预定的交会对接轨道上,摆好姿态,等待交会对接。之后发射神舟八号飞船,来“追”目标飞行器,飞船主动,目标飞行器被动。

天宫一号是我国2011年9月29日发射升空的第一个目标飞行器(实验性空间站),标志着我国载人航天迎来第二阶段的最大进展“突破航天员出舱活动技术,空间飞行器的交会对接技术”。自2011年11月9号开始,天宫一号先后与神舟八号、神舟九号和神舟十号成功进行了交会对接,验证了我国载人航天的一系列关键技术。天宫一号原定仅两年的寿命,但是一直超期服役到2016年3月底才宣布中断数据链接,可以说是一次非常成功的宇航任务了。

交会对接完成后,天宫一号和神舟八号成为一个组合体在轨道上运行,这时候由天宫一号作为“大脑”来控制组合体飞行。最后神舟八号还要和天宫一号分离并返回地球,这也十分关键,其实就是测试了未来飞船从空间站撤离返回地球的技术。

图片 3

“空间交会对接,涉及两个飞行器之间的准确协同,是我们过去没有做过的事情。”周建平说,“可以说,从技术上来说,交会对接难度比神七时候的航天员出舱难度大。打个比喻,有点像在太空穿针。在对接过程中,如果控制不准,就可能发生航天器相撞事故。因此,需要进行大量试验才能掌握这一技术。”

那么退役后的天宫一号为什么要坠落回地球,而不是飞往太空深处呢?我们知道,任何航天飞行器都遵循万有引力定律,当达到第一宇宙速度后,无需再施加动力也会继续围绕地球旋转而不用担心它会掉下来。但是这仅仅是理想情况,实际中地球周围被大气层包围,虽然大多数卫星运行的轨道空气都很稀薄,但是仍然会有空气分子与卫星碰撞,导致卫星缓慢减速,所以大多数的卫星都会携带燃料,当速度降低到不足以维持轨道的情况下就会打开发动机加速,从而回到原来的轨道。

“N+1”模式,中国独创

相关文章