“牧星人”是如何把天宮二號(hào)帶回家的？

在南太平洋深處，有一個(gè)僻靜的地方叫做“尼莫點(diǎn)”。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(xì)菌可以存活。

因而，該處成為了“航天器墳場”。自從蘇聯(lián)首次在尼莫點(diǎn)海域墜落航天器殘骸，國際上共有200多個(gè)航天器“遺體”在此長眠。7月19日，落葉歸根的天宮二號(hào)，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(fā)送幾個(gè)指令而已。表面上看或許如此，但背后絕非這么簡單?？萍既?qǐng)?bào)記者從北京航天飛行控制中心了解到，為了確保天宮二號(hào)受控再入任務(wù)順利實(shí)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(lián)合控制、精確控制計(jì)算、殘骸散布分析等常規(guī)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(jì)劃、注入數(shù)據(jù)和上行指令準(zhǔn)確無誤。同時(shí)要準(zhǔn)備十多套應(yīng)急預(yù)案，應(yīng)對(duì)各種突發(fā)狀況。

那么，“牧星人”是怎樣把天宮二號(hào)帶回家的?

北京飛控中心副主任孫軍在接受科技日?qǐng)?bào)記者專訪時(shí)介紹，天宮二號(hào)的離軌控制分兩步實(shí)施。先讓它來個(gè)“180度轉(zhuǎn)身”，變成推進(jìn)器向前。7月18日天宮二號(hào)飛到我國喀什測控站上空時(shí)，地面發(fā)送降軌指令，利用發(fā)動(dòng)機(jī)反推讓它減速，使它在繼續(xù)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(jìn)入近地點(diǎn)200公里的橢圓形軌道。

開展這一波操作主要是出于穩(wěn)妥考慮。孫軍說，畢竟天宮二號(hào)已經(jīng)有一年多時(shí)間沒有實(shí)施軌道控制，雖然其“健康狀態(tài)”一直處于監(jiān)測之中，但發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)不會(huì)出現(xiàn)預(yù)料之外的問題，只有試一試才能打包票。分兩次實(shí)施降軌，可以及早發(fā)現(xiàn)問題，為異常情況留出更多調(diào)整余地。

首次降軌完成后，地面人員會(huì)迅速對(duì)任務(wù)情況進(jìn)行精確測量和標(biāo)定，以進(jìn)一步掌握發(fā)動(dòng)機(jī)的工作、推力情況，相當(dāng)于為后續(xù)動(dòng)作校正了“準(zhǔn)心”。

站得更近、試過了“槍”、準(zhǔn)心也校正了，“打靶”當(dāng)然更有把握。

由于地球在由西向東不斷自轉(zhuǎn)，天宮二號(hào)每90分鐘繞地球飛一圈回來，星下點(diǎn)都會(huì)向西偏移，兩圈以后飛行軌跡就超出了安全落區(qū)范圍。因此第二次降軌被安排在7月19日，地球自轉(zhuǎn)一天后進(jìn)行。

孫軍介紹，此次控制目標(biāo)是將軌道近地點(diǎn)從200公里降到70公里以內(nèi)，讓天宮二號(hào)直接進(jìn)入大氣層。

不過，航天器進(jìn)入大氣層后會(huì)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(hào)進(jìn)入稠密大氣之后，就沒有“回頭路”了。

天宮二號(hào)的預(yù)定落區(qū)是一個(gè)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(shí)對(duì)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(fā)生意外，采取應(yīng)急措施的時(shí)間非常有限。

孫軍說，這一階段最大的安全隱患仍來自發(fā)動(dòng)機(jī)。如果發(fā)動(dòng)機(jī)不能及時(shí)點(diǎn)火反推，或者推力不夠未能將軌道降到預(yù)定高度，殘骸落點(diǎn)將超出落區(qū)范圍，可能對(duì)地面造成威脅。假如發(fā)生這種情況，地面必須迅速計(jì)算誤差，向天宮二號(hào)注入新的控制參數(shù);如果主推進(jìn)器失效，則要讓原本負(fù)責(zé)偏航和俯仰的姿控發(fā)動(dòng)機(jī)“替補(bǔ)登場”，完成剩下的任務(wù)。無論采取哪種應(yīng)急舉措，都必須在幾分鐘內(nèi)完成，才能確保殘骸落入指定范圍。

據(jù)中國載人航天工程辦公室消息：天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室于北京時(shí)間2019年7月19日21時(shí)6分受控離軌并再入大氣層，少量殘骸落入南太平洋預(yù)定安全海域。

在“牧星人”的精心呵護(hù)下，設(shè)計(jì)壽命兩年的天宮二號(hào)在太空平安度過了1036天，最終受控榮歸。記者付毅飛

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