天宮一號將“重返”地球 不帶來任何傷害

遙想天宮當年，隨長征火箭一飛沖天，先后迎來神八、神九、神十，雄姿英發，交會對接、太空出艙、太空授課，打破多項航天器壟斷技術，可謂功勛卓著。然而，英雄遲暮，天宮一號在2016年正式終止了數據服務。

天宮一號將如何“返回地球”，成為天文愛好者們關注的熱點話題之一。近日，航天科技集團五院空間實驗室系統總設計師朱樅鵬在接受媒體採訪時就表示，我國一直在監控天宮一號，預計在2018年上半年墜落。其墜入大氣層后就會燒蝕銷毀，剩余殘骸將落入指定海域，不會危害地面。

1 仍處於嚴密監視中

2016年3月21日，中國載人航天工程辦公室稱，已在軌工作1630天的天宮一號目標飛行器在完成與三艘神舟飛船交會對接和各項試驗任務后，由於已超期服役兩年半時間，其功能於近日失效，正式終止了數據服務。

地面跟蹤觀測顯示，天宮一號目前仍在其設計軌道飛行。目前天宮一號的飛行軌道仍在持續、密切的跟蹤監視之中。根據預測，天宮一號的飛行軌道將在今后數月內逐步降低，並最終再入大氣層燒毀。

值得注意的是，終止數據連接之后，地面對於天宮一號的跟蹤不再是遙測跟蹤，而是變為了地面觀測站的光學跟蹤。

2016年3月25日，中國科學院國家天文台長春人造衛星觀測站發布消息顯示，長春人衛站及時響應了對天宮一號的跟蹤與監測需求，利用長春站空間碎片激光測距系統，於2016年3月23日成功獲得兩圈有效數據（含一圈地影數據），觀測弧段共計4分鐘，近4萬個有效數據點。2016年9月，在天宮二號發射升空之際，中國載人航天工程新聞發言人、載人航天工程辦公室副主任武平曾表示，天宮一號運行軌道仍在持續、密切的跟蹤監視之中，平均軌道高度約370公裡，而且正以每天100米的速度衰減，在壽命末期，將主動離軌，隕落南太平洋。

這種“跟蹤監視”持續至今，並通過中國載人航天工程辦公室官方網站對外發布“天宮一號目標飛行器軌道狀態每周公告”。最近一次的公告提到：2017年12月17日至24日，天宮一號運行在平均高度約286.5公裡的軌道上，姿態穩定，形態未發生異常。

“最新的公告標明，目前天宮一號仍然‘姿態穩定’，其完全失控不太可能。”荷蘭代爾夫特大學航天學博士毛新願對南方日報記者說。

2 運行軌道逐步降低

在距離終止地面與天宮一號的數據連接之后不久，天宮一號平均軌道高度約370公裡，以每天100米的速度衰減，迄今為止，其平均軌道高度約286.5公裡。

“天宮一號大大超出了預期，是中國載人航天歷史上劃時代的豐碑。但不可否認的是，目前的天宮一號的確是個被棄用的航天器殘骸。”毛新願說。

毛新願表示，對包括天宮一號在內的位於200—600千米高度的航天器，都會受到地球稀薄大氣的影響而緩慢墜回地球，在經過地球大氣層的摩擦之后粉身碎骨。歷史上，美國的航天飛機可以主動移除太空垃圾，但也隻在1984年回收兩顆入軌失敗的昂貴通信衛星的任務中展示過，成本實在太高。

讓大型航天器受控墜落是門技術活，航天專家龐之浩對南方日報記者表示，航天器受控墜落時，首先要在合適的位置、角度、姿態下，向航天器發出制動指令，讓其產生適當的制動力，以離開當前軌道，進入墜向落區的軌道，各方面都需要精心計算。

在航天器受控墜落方面，我國已有豐富經驗。據了解，除了多次控制神舟飛船和返回式衛星精准返回，2014年11月1日，我國探月工程三期再入返回飛行試驗器以第二宇宙速度從月球軌道返回，通過在大氣層表面“打水漂”的方式減速，最終落在內蒙古預定位置。2017年9月，我國又控制天舟一號飛船離軌，經過兩次制動進入大氣層燒毀，殘骸墜入“航天器墳場”。

3 砸中地面概率很低

中國駐聯合國（維也納）代表團2017年5月4日致秘書長的普通照會中提出，經計算分析，天宮一號大部分結構部件將在再入過程中燒蝕銷毀，對航空活動以及地面造成危害的概率很低。此外，中國會進一步加強對天宮一號軌道的跟蹤和監測等，並且將提前公布最終的再入時間和可能受影響的地區。

實際上，航天器的受控隕落是個技術活，但是再入大氣層並且安全返回地面的載人航天飛船或者航天飛機則更是技術活，換句話說，燒毀比不燒毀要簡單一些。

毛新願表示，航天器不僅要做好復雜的熱防護，底部覆蓋滿能隔熱2000多攝氏度的材料，而且還要調整好姿態返回。單單返回角度這一項就要求極為嚴苛，例如聯盟號飛船和神舟飛船要求再入軌跡角度在1.5°左右，航天飛機也要求在5.5—6.9°。稍有偏差，就意味著即便是經過了復雜熱防護的返回艙也會被焚毀。

天宮一號長約10.4米、直徑最大3.35米，僅重8.5噸，返回時重量應該更小。而且，對於天宮一號的沒有熱防護的設計，即便精確瞄准、調整好角度都幾乎不可能在返回大氣層的時候幸存。

“對於返回地球的廢棄航天器，由於受到諸多因素影響的大氣密度無法精確預測、返回過程中遭受到的震動和沖擊力巨大，因此在高速運動時幾乎不可能通過主動的動力來實現實時控制。”毛新願說。這也就意味著，不管天宮一號的返回過程是否如天舟一號等受控，其被焚毀的命運是無法改變的。

龐之浩透露，運行在近地軌道的大型航天器退役后，國際通行的做法是讓其受控墜落到南太平洋一處遠離大陸的深海區，那裡被稱為“航天器墳場”。俄羅斯的和平號空間站、進步號系列飛船，美國的康普頓伽馬射線望遠鏡等都落在那兒。

“由於天宮一號的返回過程受到很多因素影響，幾乎沒有辦法預測它解體后是否一定能完全燒毀。在世界范圍內，廢棄航天器精確落點的預測都是個頂級難題。更何況天宮這種形狀不規則且毫無防護的廢棄航天器，基本隻能大概劃分一個巨大的潛在殘骸落區。”但毛新願同時表示，人類航天開展了60年，還從未出現過一例在軌航天器返回地球時造成人員傷亡的案例。（記者 王騰騰 策劃統籌 李江萍）