对话天宫二号总师朱枞鹏:不愿割舍,但为了安全必须告别

来源: | 发布时间:2020-08-10 03:50

7月19日21时06分,翱翔太空1000余天后,功勋卓著的天宫二号空间实验室完成“谢幕演出”。


在地面指挥人员的控制下,天宫二号受控脱离运行轨道,高度逐渐降低,随后进入大气层。在与大气层高速摩擦产生的火焰中,天宫二号主体烧毁殆尽,少量高熔点残骸穿越大气层,落入南太平洋预定的无人安全海域。

 

天宫二号于2016年9月15日在酒泉卫星发射中心升空。随后两年多,它圆满完成航天员中期驻留、推进剂在轨补加等主要任务,并在各项拓展任务中表现出色,终于迎来告别时刻。

 

在短暂而精彩的一生里,天宫二号的“高光时刻”,当属景海鹏和陈冬两位航天员在其中驻留的30天,这使得我国航天器达到中期驻留水平。航天员返回后,天宫二号稍事调整,几个月后又与我国迄今最大的航天器——货运飞船天舟一号对接,接受来自后者的“太空加油”。

 

这些实验验证的都是空间站必备技能。天宫二号之后,我国全面进入空间站建设阶段。作为我国首个也可能是唯一一个空间实验室,天宫二号可谓空间站的雏形,也是空间站建成之前最后一次实战演练。

 

天宫二号由中国航天科技集团有限公司五院(中国空间技术研究院)抓总研制,在天宫二号总设计师朱枞鹏看来,此次谢幕堪称“壮烈”,是中国人和平科学利用太空资源的生动实践。朱枞鹏表示,天宫二号承载了推动中国步入“空间站时代”的历史使命,为建造空间站奠定了基础。

 

新京报记者 倪伟 通讯员 郭兆炜 保石

 

朱枞鹏。图源:中国空间技术研究院


为何主动“退休”?——避免出现异常后失控,危及地面

 

新京报:天宫二号离轨前仍在健康运行,为何要选择在这时离轨?

 

朱枞鹏:天宫二号空间实验室设计在轨寿命两年,目前在轨飞行已超过1000天。尽管已超期服役近一年,但平台及载荷功能正常、状态良好,所携带的推进剂仍很充足,可以继续支持其在轨飞行数年。无论从团队感情还是航天器在轨发挥的重要作用来看,我们都不愿与天宫二号割舍,可从在轨可靠性、安全性角度考量,必须进行主动离轨。

 

让天宫二号主动“退休”,是为了“万无一失”。随着超期服役时间的不断增加,天宫二号的在轨可靠性会有所下降,一旦出现在轨异常,处于近地轨道失控状态的天宫二号,会逐渐下落。坠入大气层后,一些高熔点材料有可能不会完全烧蚀,少量残骸会落到地面,危及地面人员安全。

 

天宫二号在状态尚佳的时候选择主动离轨,就是为了彻底消除这一隐患,用百分百稳妥、安全的方式履行大国的责任和担当。

 

新京报:天宫二号受控离轨有什么意义?

 

朱枞鹏:天宫二号受控离轨意义是很重大的。在地球周围,直径大于10厘米的空间碎片已超过2万个,一般来说,10厘米以上的空间碎片,无论其撞击到哪个航天器都是灭顶之灾。太空中遍布着太空垃圾,经常让驰骋的航天器不得不变道、避障。主动销毁航天器已经成为国际上一个共同的追求。

 

但令人头疼的是,太空垃圾的治理非常困难。运行在离地球400多公里近地轨道上的太空垃圾,需要10年之久才能自然衰落至大气层内烧毁。更别说在中轨道和高轨道漂浮着的数以千计的航天器,可能永远都是一个路障,如果不去主动销毁,将会在使得轨道上遍布荆棘。

 

如何安全回归?——落区影响区域达上千公里,团队随时准备“救场”

 

新京报:天宫二号主动离轨有什么难度?

 

朱枞鹏:此次受控离轨,就是要让天宫二号在指定时刻落在指定区域,确保地面安全。要做到这一点,不是简单发出一个离轨指令就高枕无忧了。

 

为了确保落得准,五院天宫二号飞控团队综合考虑各方面因素,开展了很多轮模拟仿真,制定了详实的飞控实施方案。在飞控过程中,团队要时时监控并快速调整航天器的离轨速度、角度,确保航天器以最佳的“入水”姿势进入大气层。

 

这一过程必须非常严谨,因为航天器在陨落过程中会发生解体,形成数量众多、姿态不可控制的碎片,以“天女散花”的方式从天而降,落区影响的区域可达上千公里。为此天宫二号飞控团队制定了多种应急处置预案,随时准备“救场”。

 

新京报:这是我国航天器继天舟一号后的第二次受控离轨,是否采用了同样的方案?

 

朱枞鹏:这次采用的是新方案。与天舟一号采取的“一步”飞控实施的策略不同,天宫二号采取了“两步走”的飞控实施策略。

 

第一步,先将天宫二号轨道降低到近地点200公里的椭圆轨道;第二步,再将轨道降至近地点70公里的椭圆轨道,进入大气层。我们这次没有沿用以往成熟技术,另辟蹊径,是为了更充分、全面地搜集航天器主动离轨的各类数据,更好地掌握轨道特性。

 

功勋何在?——充分验证空间站技术,完成系列拓展科学实验

 

新京报:天宫二号上承天宫一号目标飞行器,下启“天宫号”空间站,发挥了怎样的特殊作用?

 

朱枞鹏:天宫二号承载了推动中国步入“空间站时代”的历史使命。天宫二号飞行任务期间,与神舟十一号载人飞船、天舟一号货运飞船进行了多次交会对接,开展了一系列空间实验,充分验证了航天员中期驻留太空的能力和推进剂在轨补加技术。

 

这是天宫二号最重要的任务,这些技术为建造空间站奠定了基础,可以说,为中国载人航天事业发展立下了汗马功劳。

 

厂房里的天宫二号和研制人员。图源:中国空间技术研究院


新京报:除了主要任务,天宫二号还执行了哪些其他任务?

 

朱枞鹏:天宫二号还开展了一系列科学实验。五院研制团队模拟空间站运行状态,对天宫二号压气机等关键设备进行了高频次在轨操作,并进行主动降轨控制等一系列拓展实验,这些实验对于支持空间站建设也有重大意义。

 

另外,天宫二号还搭载了14项约600多公斤重的应用载荷,包括空间冷原子钟、宽波段成像仪、三维成像微波高度计设备等,涉及空间基础物理学、地球科学观测、空间科学实验等多个领域。


新京报记者 倪伟 编辑 樊一婧

校对 李世辉



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