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“牧星人”是怎樣把天宮二號帶回家的? 來源:科技日報 日期:2019年07月22日11:16

  在南太平洋深處,有一個僻靜的地方叫做“尼莫點”。這裏距離最近的陸地也有將近2700公裏,不僅人迹罕至,連海洋生物也很稀少,只有部分海底細菌可以存活。

  因而,該處成爲了“航天器墳場”。自從蘇聯首次在尼莫點海域墜落航天器殘骸,國際上共有200多個航天器“遺體”在此長眠。7月19日,落葉歸根的天宮二號,也以此處作爲了最終歸宿。

  可能有人觉得,控制航天器返回不过是发送几个指令而已。表面上看或许如此,但背后绝非这么简单。科技日报记者从北京航天飞行控制中心了解到,为了确保天宫二号受控再入任务顺利实施,被称为“牧星人”的飞控人员需要开展长周期精确轨道确定、两脉冲联合控制、精确控制计算、残骸散布分析等常规工作,綜合考虑控制要求和测控资源分配等条件约束,确保飞控计划、注入数据和上行指令准确无误。同时要准备十多套应急预案,应对各种突发状况。

  那么,“牧星人”是怎樣把天宮二號帶回家的?

  北京飛控中心副主任孫軍在接受科技日報記者專訪時介紹,天宮二號的離軌控制分兩步實施。先讓它來個“180度轉身”,變成推進器向前。7月18日天宮二號飛到我國喀什測控站上空時,地面發送降軌指令,利用發動機反推讓它減速,使它在繼續繞地球飛行半圈後,在南太平洋上空從此前高度約390公裏的圓形軌道,進入近地點200公裏的橢圓形軌道。

  開展這一波操作主要是出于穩妥考慮。孫軍說,畢竟天宮二號已經有一年多時間沒有實施軌道控制,雖然其“健康狀態”一直處于監測之中,但發動機會不會出現預料之外的問題,只有試一試才能打包票。分兩次實施降軌,可以及早發現問題,爲異常情況留出更多調整余地。

  首次降軌完成後,地面人員會迅速對任務情況進行精確測量和標定,以進一步掌握發動機的工作、推力情況,相當于爲後續動作校正了“准心”。

  站得更近、試過了“槍”、准心也校正了,“打靶”當然更有把握。

  由于地球在由西向東不斷自轉,天宮二號每90分鍾繞地球飛一圈回來,星下點都會向西偏移,兩圈以後飛行軌迹就超出了安全落區範圍。因此第二次降軌被安排在7月19日,地球自轉一天後進行。

  孫軍介紹,此次控制目標是將軌道近地點從200公裏降到70公裏以內,讓天宮二號直接進入大氣層。

  不過,航天器進入大氣層後會迅速燒蝕分解、不再受控,少量燒蝕殘留物將隨慣性呈抛物線墜落。因此這次控制,主要要在軌道高度120公裏以上完成。天宮二號進入稠密大氣之後,就沒有“回頭路”了。

  天宮二號的預定落區是一個東西方向長約8000公裏、南北寬約1700公裏的矩形,聽上去很廣闊,其實對于以每秒7.8公裏速度再入返回的航天器來說,測控精度要求很高。如果發生意外,采取應急措施的時間非常有限。

  孫軍說,這一階段最大的安全隱患仍來自發動機。如果發動機不能及時點火反推,或者推力不夠未能將軌道降到預定高度,殘骸落點將超出落區範圍,可能對地面造成威脅。假如發生這種情況,地面必須迅速計算誤差,向天宮二號注入新的控制參數;如果主推進器失效,則要讓原本負責偏航和俯仰的姿控發動機“替補登場”,完成剩下的任務。無論采取哪種應急舉措,都必須在幾分鍾內完成,才能確保殘骸落入指定範圍。

  據中國載人航天工程辦公室消息:天宮二號空間實驗室于北京時間2019年7月19日21時6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。

  在“牧星人”的精心呵護下,設計壽命兩年的天宮二號在太空平安度過了1036天,最終受控榮歸。

  (原標題:“牧星人”是怎樣把天宮二號帶回家的)

  (來源:科技日報 记者:付毅飞 责任编辑:颜昕) 



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