天宫一号离轨重返地球,会“击中”我们吗?

出品:科普中国

建造:太空精酿

监制:中国科学院计较机收集信息中间

编者按:

2011年9月29日,天宫一号发射当作功。在轨时代的各种“豪举”,打破了自上宿世纪60年月以来,苏美两国在全宿世界对载人航天对接手艺近50年的垄断。

自2016年起我国中止数据毗连后,天宫一号进入最终返回地球阶段,估计将在2018年2月份前后返回地球 。

天宫一号的“坠毁”对我们的糊口有威胁吗?有可能“击中”城市吗?这么说吧,“人类航天已经开展了60年,还从未呈现过一例在轨航天器返回地球时造当作人员伤亡的案例。天宫一号造当作损掉的概率应该还远低于你持续随机买号而连中彩票头奖的概率。”

自2015年起,彼时已在轨4年的天宫一号就不竭被各路“媒体”衬着要坠毁甚至可能“击中”某些主要城市。直到比来刚曩昔的2018年元旦,又来了一波新的宣传攻势。只能说,这个“高级谣言”其实是过分精美,差一点就能让人相信了。谣言止于智者,就让我们来好好解读下吧。

某外媒衬着的天宫一号可能坠落区,其实就是天宫一号轨道(倾角43°)的运行地面轨迹

1.天宫一号的辉煌

天宫一号是我国2011年9月29日发射升空的第一个方针飞翔器(尝试性空间站),它也标记着我国迎来载人航天工程第二阶段的最猛进展:“冲破航天员出舱勾当手艺、空间飞翔器的交会对接手艺。”

天宫一号方针飞翔器 @中国航天科技集团

也就是说,天宫一号的定位本家儿如果作为方针飞翔器办事于后续的神舟飞船,实现手艺验证。

2011年11月3日,天宫一号与无人飞船神舟八号当作功对接,实现中国初次无人航天器交会对接,14日再次当作功。中国冲破了地面节制下的航天器交会对接手艺。

2012年6月18日,与载人飞船神舟九号当作功对接,这是中国初次载人航天器交会对接,28日再次对接。中国冲破了航天器主动交会对接和航天员手动节制下的交会对接手艺。

持续51分钟直播状况的太空讲课,要知道天宫一号接近90分钟就环绕地球一周,当它相对于我们“躲在”地球背后时,实实际时通信的手艺可不简单

2013年6月13日,与载人飞船神舟十号当作功主动对接,随后再次实现手动对接。当然此次试验最年夜的当作就之一是王亚平的空间讲课直播,周全揭示了中国的天链通信手艺。

2.天宫一号有多主要?

时任中共中心总书记胡锦涛等全数九位中心政治局常委,全程不雅看了天宫一号发射过程,温家宝总理还特地来到了火箭发射基地现场不雅看。

手艺方面,就这么说吧,天宫一号在载人航天对接手艺上的冲破,打破了苏美两国自上宿世纪60年月以来在全宿世界近50年的垄断。中国甚至仍是全球第二个能实现空间讲课的国度,这所需的天链通信乍听起来简单,但今朝只有美国和中国玩得动。

竣事了神舟十号使命今后,天宫一号的所有方针就已全数告竣,没有进一步的放置,这也合适它预先设计的仅两年的寿命(2013年末竣事)。可是天宫一号超期服役到了2016年3月才正式颁布发表间断数据毗连。天宫一号将会逐渐坠回地球。彼时,天宫二号即将发射(2016年9月15日),中国起头全力筹办新使命。

可以说,天宫一号年夜年夜超出了预期,是中国载人航天汗青上划时代的丰碑。

但不成否定,今朝的天宫一号简直是个被弃用的航天器残骸,固然我们心里不肯意认可,但它此刻的状况更接近于一个名词:太空垃圾。

地球上方太空碎片艺术结果图 @ESA

一般来说,绕地球飞翔的无用人造物体都是太空垃圾,具体有良多种。

·航天发射勾当丢弃的负重:好比多级火箭的第二级、第三级、上面级等,它们不像在火箭发射过程中前10多分钟内就很快被抛落的第一级、助推器、整流罩、逃逸塔等,而会起头环抱地球并在稀薄年夜气感化下返回地球。这对任何一枚人类火箭都是如斯,Space-X的火箭收受接管也仅仅针对火箭发射后几分钟之内就被抛落的第一级罢了。

·寿终正寝的航天器。毫无疑问,任何一个航天器都有本身的寿命,天宫一号就属于此类。

·导弹反卫星试验和太空垃圾碰撞发生新垃圾。

今朝估量,一共有1.7亿个直径小于1厘米的太空垃圾在绕地飞翔,有67万个1~10厘米直径巨细以及2.9万个尺寸更年夜的太空垃圾。

3.该怎么应对各类太空垃圾呢?

对于飞在低到中高轨的太空垃圾,好比600~39600千米高甚至各类年夜椭圆轨道,今朝完全无法处置。 尤其是报废的导航卫星和通信卫星根基都处在20000和39600千米高的轨道,这些垃圾差不多将和地球同时衰亡。

例如我国于1970年发射的第一颗人造地球卫星东方红一号,至今仍位于435 X 2041的年夜椭圆轨道,几乎不受地球年夜气影响,已经飞翔了48年的轨道依然不变,甚至受到太阳和月球的轨道摄动还有远离地球的趋向,根基上到人类衰亡都不会回来。

天宫一号的轨道高度转变图,可以看到轨道高度一旦缺乏节制就会在空气感化下逐渐降低。自2016年起我国中止数据毗连后,天宫一号进入最终返回地球阶段,估计将在2018年2月份前后返回地球 。(图片来自Space-track.org)

而对包罗天宫一号在内的位于200~600千米高度的航天器,城市受到地球稀薄年夜气的影响而迟缓坠回地球。汗青上,美国的航天飞机可以本家儿动移除太空垃圾,但也只在1984年收受接管两颗入轨掉败的昂贵通信卫星的使命中展示过,当作本其实太高!

而在航天飞机退役后,人类根基就依靠伟年夜的年夜天然了。

所以,所有像天宫一号这类的人类载人航天器,最终城市迟缓回到地球怀抱。

4.天宫一号之前有没有太空垃圾落回地球对人类造当作威胁?

从1971年到1991年,苏联7个重达18.5~19.8吨的礼炮系列空间站先后返回地球,都当作功焚毁在年夜气中。

1979年,美国重达77.1吨的天空尝试室返回地球,在地表发现了几十个碎片。

2001年苏联/俄罗斯重达129.7吨的和平号空间站,在一艘货运飞船的辅助下坠落在南承平洋,应该有碎片但人类未发现。

天宫一号和和平号年夜致尺寸对比图

除此之外,人类积年所有的载人航天使命,都陪伴着飞船残骸的返回。好比中国神舟飞船和俄罗斯联盟飞船均由推进舱、办事舱、返回舱等组成,但只有颠末特别庇护的返回舱是能平安着陆的,其它部门城市在空中焚毁。

而对于俄罗斯前进号、中国天舟号货运飞船等,城市整体返回年夜气焚毁。例如每年国际空间站使命城市焚毁年夜约4艘重达7吨的前进号。我国的天舟一号返回重量与天宫一号接近,已经在2017年9月22日返回地球并完全焚毁。欧洲曾经的ATV货运飞船,返回重量达10吨,在总共5次使命中也全数焚毁在年夜气中。而日本的6艘返回重量10吨的HTV货运飞船也是如斯。

除了人造的太空垃圾,地球天天还在接管太阳系内星际物质的无意“拜访”,这个级别年夜约是天天100吨,有时辰还不经意来一个年夜的。举个例子,2017年10月4日中秋节晚上云南喷鼻格里拉上空有一颗与年夜气摩擦发生能量半斤八两于450吨TNT火药爆炸的火流星,直到此刻也没有发现任何残渣/陨石,根基上是全数焚毁了。

最年夜的威胁来自人类每年年夜约八十多次的航天发射,这些发射至少带来了八十多个环绕地球飞翔的火箭第二级和其它级。它们单个的重量可以达到十几吨甚至到土星五号火箭夸张的40吨 。这意味着大要有一半摆布执行低轨发射使命的火箭残骸(逗留在距离地球较近的轨道)在环绕地球必然圈数后重返地球,它们无法完全焚毁也不克不及本家儿动节制,可以说是对人类真正的“庞大威胁”。

但即便如斯,迄今也没有击中过人类的记实。

整小我类汗青上,仅有名为Lottie Williams的美国人在1997年跟一块落入地球的美国火箭第二级碎片擦肩而过(未击中)。

5.哪里是传说中的航天器墓地?

对于返回地球的烧毁航天器,因为受到诸多身分影响的年夜气密度无法切确展望、返回过程中蒙受到的震动和冲击力庞大,是以在高速活动时几乎不成能经由过程本家儿动的动力来实实际时节制。

而那些可以或许正常返回的航天器能幸存经由过程地球年夜气的过程实在不易:不仅要做好复杂的热防护,底部笼盖满能隔热2000多摄氏度的材料;并且还要调整好姿态返回。单单返回角度这一项就要求极为严苛,例如联盟飞船和神舟飞船要求再入轨迹角度在1.5°摆布,航天飞机也要求在5.5~6.9°。稍有误差,就意味着即即是颠末了复杂热防护的返回舱也会被焚毁。现实上,载人航天器在返回过程中,其实环绕地球转了半圈,和大师想象中的下降过程完全分歧。即便接近地面,还需要下降伞和反推火箭继续工作来减速。

航天飞机的返回也要对准角度才行 @NASA

活着界规模内,烧毁航天器(分歧于有庞大翼面的航天飞机或者受到庇护且带有下降伞等装配的返回舱)切确落点的展望都是个顶级难题。更况且天宫这种外形不法则且毫无防护的烧毁航天器,根基只能大要划分一个庞大的潜在残骸落区。今朝人类最常用的落区是庞大的南承平洋,这里几乎没有人类保存。当然,即即是规定残骸落区,也只能极力提前节制(策动机残剩燃料最后工作)让航天器落到这里,甚至也不料味着必然会有残骸会坠落下来。

南承平洋是个庞大的航天器墓地 @dailmail.co.uk

现实环境若何,说是任天由命也不夸张。好比昔时美国庞大的天空尝试室就落到了澳年夜利亚年夜陆上,但残骸数目极其有限,要知道这可是个70多吨庞然年夜物的坠毁。而更年夜的重达130吨的和平号空间站,则在一艘货运飞船不竭辅助下才擦着新西兰的海说神聊部落回南承平洋,单单是它空中解体后燃烧的轨迹就延续了跨越1000千米。它的绝年夜部门都在空中焚毁,在茫茫年夜洋中也无法确定残存碎片的环境。这究竟结果是人类汗青上最年夜的一块空间垃圾的返回,支出一艘货运飞船的价格也是值得的。

6.天宫一号到底会不会砸中地面呢?

天宫一号长约10.4米、直径最年夜3.35米,仅重8.5吨,返回时重量应该更小。比起上述那些老迈哥们可谓是“小不点”了。

是以,对于天宫一号的体型、质量、初始设计(没有热防护)而言, 可以说即便切确对准、调整好角度都几乎不成能幸存过返回年夜气的过程,它甚至远不如一个执行过使命的火箭第二级和更高级威胁年夜。有些使命火箭第二级等飞的较低,年夜气无法全数处置失落它们,它们的轨迹完全无法精确展望。

但正如前文所说,因为天宫一号的返回过程受到良多身分决议,几乎没有法子展望它解体后是否必然能烧完,以及万一存在残骸的话到底会落在哪里,这换作是任何国度,也都无法做到。我国早在客岁就标的目的结合国年夜会报告请示过我国正在持续紧密亲密跟踪监督天宫一号的及时动态,并陈述了造当作损掉的概率很低。

中国驻结合国(维也纳)代表团2017年5约4日致秘书长的通俗照会

这个很低的概率是个什么概念呢?

人类航天已经开展了60年,还从未呈现过一例在轨航天器返回地球时造当作人员伤亡的案例。天宫一号造当作损掉的概率应该还远低于你持续随机买号而连中彩票头奖的概率。

中国能明文说,可以说这个负责任年夜国的立场仍是没弊端的。

而这么多外界媒体如斯庸人自扰,可能本家儿如果因为天宫一号是人类航天史上在50多年内第一个打破美苏(俄)载人航天垄断的选手吧。

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  • 发表于 2018-01-09 00:00
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