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"牧星人"是怎樣把天宮二號帶回家的

2019-07-22 11:16:20  來源:科技日報

天宮二號。央視新聞 截屏圖

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

因而,該處成為了“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,也以此處作為了最終歸宿。

可能有人覺得,控制航天器返回不過是發送幾個指令而已。表面上看或許如此,但背后絕非這么簡單。科技日報記者從北京航天飛行控制中心了解到,為了確保天宮二號受控再入任務順利實施,被稱為“牧星人”的飛控人員需要開展長周期精確軌道確定、兩脈沖聯合控制、精確控制計算、殘骸散布分析等常規工作,綜合考慮控制要求和測控資源分配等條件約束,確保飛控計劃、注入數據和上行指令準確無誤。同時要準備十多套應急預案,應對各種突發狀況。

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后,在南太平洋上空從此前高度約390公里的圓形軌道,進入近地點200公里的橢圓形軌道。

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,為異常情況留出更多調整余地。

首次降軌完成后,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,相當于為后續動作校正了“準心”。

站得更近、試過了“槍”、準心也校正了,“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分鐘繞地球飛一圈回來,星下點都會向西偏移,兩圈以后飛行軌跡就超出了安全落區范圍。因此第二次降軌被安排在7月19日,地球自轉一天后進行。

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

不過,航天器進入大氣層后會迅速燒蝕分解、不再受控,少量燒蝕殘留物將隨慣性呈拋物線墜落。因此這次控制,主要要在軌道高度120公里以上完成。天宮二號進入稠密大氣之后,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公里、南北寬約1700公里的矩形,聽上去很廣闊,其實對于以每秒7.8公里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范圍,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,都必須在幾分鐘內完成,才能確保殘骸落入指定范圍。

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分受控離軌并再入大氣層,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。

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