為什么像天宮一號這樣的航天器會再入,有些航天器會永遠保持飛行狀態(tài)?北師大天文系副教授高建說,從研究兩個粒子在萬有引力作用下的運動規(guī)律開始,人們通常會使航天器達到繞地球運行、離開地球、飛出太陽系所需的最小發(fā)射速度,分別稱為第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度。
作者蔡文清新華社:天宮一號為什么要重返飛船?如果要繞地球飛行,發(fā)射速度至少會達到第一宇宙速度。如果發(fā)射速度低于這個速度,就無法繞地球運行;如果它高于這個速度,軌道就會更高;如果它高于第二宇宙速度,Tai 空飛行器將離開地球。對于天宮一號來說,剛發(fā)射上天的時候,它的速度超過了第一宇宙速度,但現(xiàn)在它繞地球的速度已經(jīng)降低,甚至低于第一宇宙速度。
為什么要降低碎片的打撈速度?這主要是大氣阻力對低軌道人造天體的作用造成的。它的碎片很可能被其他國家打撈上來進行研究和評估。對此,航天專家龐志浩表示,人造天體軌道較低。低軌道人造天體運行時離地球很近,所以地球外層大氣對低軌道人造天體天宮一號的影響很大。而這種動作就像我們在風中奔跑時感受到的空空氣阻力一樣。一般在飛行過程中也會受到外界大氣阻力的影響。這樣天宮一號就是國內(nèi)第一架空目標飛行器,主要用來驗證空站之間的相關技術。從技術上講,它與目前在軌的國際空站還有差距。此外,天宮一號大量貴重設備被燒毀,剩下的主要是高熔點材料和零件,研究價值不大。
當然也不排除有些人,如果是感興趣的國家,希望通過來自大氣層的不斷阻力,運行速度越來越低,導致軌道高度越來越低,軌道形狀越來越扁平,最終進入大氣層內(nèi)部,降落在表面。此外,當航天器上儲存的燃料耗盡時,不再可能增加軌道高度,而是不斷向下螺旋,最后建造材料等。,并分析中國在建造天宮一號時的技術水平,從而推算出中國目前技術進步的可能性。但是尋找它是所有低地球軌道的衛(wèi)星和航天器都必須面對的問題。
低軌的星體會不會掉下來低軌飛船會墜落,那為什么天上的星星不會墜落?朱進解釋說,開普勒行星運動第一定律指出,行星在太陽引力的作用下,以不同的橢圓軌道繞太陽運行。它們在各自軌道上的運行速度符合它們相對于太陽的“第一宇宙速度”,所以不會撞上太陽;而且行星的橢圓軌道相距很遠,軌道不交叉,不存在碰撞的危險。對于離我們更遠的恒星來說,太陽的引力對它們的影響很小,自然不會受到影響。
人類也發(fā)射過航海家1號、航海家2號、先鋒飛機等無動力飛行器。這些碎片很難打撈,尤其是掉入海中的碎片,技術上很難打撈。以前,這種航天器的最初動機是脫離地球引力,甚至脫離太陽系,接近第三宇宙速度。所以這些無動力飛行的初速也很高,軌道高度自然也高,超過了地球大氣層的覆蓋范圍。因此,很少有打撈這些航天器碎片的報告。蘇聯(lián)和平號不會受到大氣阻力的影響。在飛出太陽系的過程中,它們也受到宇宙塵埃的抵抗,但是宇宙塵埃的密度遠遠小于地球上空 空空氣阻力的密度,所以它們受到的阻力可以忽略不計,沒有什么可以降低它們的速度,所以它們會永遠在宇宙中運動。即使最終失去控制,它也會像航海家1一樣繼續(xù)在宇宙中空運動,變成太空垃圾而不落到地表。
航天的落點要怎么預測在宣布天宮一號重返大氣層之前,載人航天工程官網(wǎng)對天宮一號的狀態(tài)、重返時間和地點做了兩次公告。國外航天機構做過很多預測。與天宮一號最終再入的時間和地點相比,這些預測有的“少了幾毛錢”,有的“千里之外”。事實上,當這樣一個大型航天器自由重返大氣層時,預測著陸點一直是一個世界性的問題。
為什么航天器再入點難以預測?北京天文館館長朱進告訴記者,雖然牛頓定律告訴我們,衛(wèi)星繞地球的軌道是圓形或橢圓形的,但在軌道高度較低的地方,比如1000公里以下,情況就復雜得多。這是因為在這個高度以下,宇宙飛船或衛(wèi)星會被極稀薄的大氣阻擋。這種效應會降低航天器的速度,從而進一步降低其軌道高度。另外,磁場強度、黑子活動、風向等因素??赡軙绊戯w船重返的著陸點。而航天器的氣動外形和方位,特別是其截面尺寸、形狀和再入姿態(tài),如頭向前還是尾向前,或者太陽能電池翼是否展開,都是相當隨機的,對航天器的著艦點影響很大。因此,很難非常準確地估計航天器的下落時間和地點。
航天器再入會不會砸到人像天宮一號這樣的飛船再入大氣層會不會撞到人的幾率很大?北京天文館的副研究員李鑫說,天宮一號落在南緯43度和北緯43度之間的概率是相同的。按照地球表面積為5.1億平方公里的計算,很容易得出這個地區(qū)的表面積約為3.5億平方公里。那么它落在你附近100平方公里范圍內(nèi)的概率是1/350萬,比你中彩票一等獎或者趕上飛機失事的概率小。
李鑫說,在宇宙站墜落期間,較小的小行星隨時會相互碰撞。天文學家通過長期觀測分析,得到了恒星大小與撞擊頻率的統(tǒng)計關系:直徑約10米的恒星碰撞概率約為每年10次;直徑50到100米的恒星碰撞概率是百年一遇;直徑1000米左右的恒星碰撞概率是10萬年一次。也就是說,平均每年有10個天宮一號大小的小天體進入地球后,曾經(jīng)有一家糖果公司宣稱愿意用同樣重量的糖果換取打撈上來的碎片和大氣層。2013年俄羅斯車里雅賓斯克隕石墜落,可能是這種大小的小天體撞擊的結果。當然,類似的撞擊事件發(fā)生在有人居住地區(qū)的概率也很小。
“天宮一號最終墜落時,碎片分布在一個幾千公里長幾十公里寬的地帶。據(jù)估計,被碎片擊中的概率大約等于同一個人一年中被閃電擊中兩次的概率。所以與其擔心被天宮一號這樣的飛船抓住,不如想想哪天會有隕石落在你附近。”
再入航天器還要不要打撈對于天宮一號的碎片能否打撈上來,有些人有一個奇怪的想法,因為天宮一號的碎片很有可能會被其他國家打撈上來進行研究和評估。對此,航天專家龐志浩表示,天宮一號是我國首個空目標飛行器,主要用于驗證空站間相關技術。從技術上講,它與目前在軌的國際空站還有差距。此外,天宮一號大量貴重設備被燒毀,剩下的主要是高熔點材料和零件,研究價值不大。
當然也不排除有人希望通過航天器的建造材料來分析中國天宮一號建造的技術水平,從而計算出中國目前技術進步的可能性。但是要找到這些碎片是非常困難的,尤其是那些掉到海里的碎片,技術上很難打撈。此前,很少有從這種航天器上打撈碎片的報道。當年蘇聯(lián)和平號空站墜落地球后,一家糖果公司宣稱愿意用同等重量的糖果換取打撈上來的碎片,但沒有一顆被送出。
鏈接“天宮”傳奇2011年9月20日,天宮一號發(fā)射升空,搭載了無數(shù)中國人的新太空夢-空站在中國!雖然她的身份只是一個驗證的實驗室,她的設計壽命只有兩年,但她的才華已經(jīng)超出了很多人的預期。
她壽命有限,剛進泰空,就開始各種機動調(diào)整,迎接來訪者。一個月后,她的第一個朋友,無人飛船神舟八號來接她。相遇后,兩艘宇宙飛船緊緊地擁抱在一起,同伴再也不會分開。
但是神舟八號有自己的任務,測試無人對接技術。雖然天宮一號緊緊抱著她,但神舟八號經(jīng)過兩次對接試驗,回到了地球上的親人身邊。在四子王旗著陸點著陸時,天宮一號就在不久前剛剛飛過內(nèi)蒙古空上空,但他們已經(jīng)從親密無間到相隔數(shù)百公里。
雖然天宮一號有點“難過”,但很快就“興奮”起來,因為她要迎接神舟九號的新一波嘉賓。早在12月份,她就開始清理,檢查氣壓、有害氣體、溫度、濕度等各項指標,確定自己完全有資格迎接航天員。2012年1月,美國X-37B軌道飛行器“路過”迎接她。我們的天宮一號連看都沒看。她做了一個不發(fā)糖果的大夢。半年后,等了好久的神舟九號終于到了!她大大的張開雙臂,用她學過的自動對接技術,只把神舟九號抱在懷里不肯分開。
令她驚訝的是,有三名宇航員見到了他們的親人和偉大祖國的第一位女宇航員劉洋。
當她打開門看到親人揮手時,她激動地流下眼淚,以最大的熱情和最好的條件招待了三位親人。但是她的空房間有點小,每天晚上宇航員都要跑回神舟九號睡覺。天宮一直特別內(nèi)疚,覺得為什么三個宇航員不吃強一點就有可能都住在天宮。
她非常喜歡劉洋的妹妹,經(jīng)常和她一起上夜班,收拾家具,掃地,做很多有趣的實驗。坦普爾在一旁,呆呆看著她。
三個親戚帶著祖國航天事業(yè)的使命來了。他們陪伴了她11天,又回到了祖國,留下她一個人回憶美好而短暫的日子。
這是整整一年。突然有一天,她在泰空的寂靜中聽到了什么,親人又來了。這次是神舟十號!單飛一年的天宮一號好開心??!我迫不及待的想翻身慶祝,可是她不敢,親戚就聯(lián)系不上了。
這次有三個親戚和一個漂亮的宇航員姐姐。
看到親人的時候說不出的開心,尤其是端午節(jié)到了。他們一起度過了一個非常快樂的端午節(jié)!也把最遠的祝福送給全世界所有的中國人!
這一次,王雅萍姐姐還給無數(shù)老家的同學上了一節(jié)課。她可以是教室,可以是實驗平臺,可以是黑板,可以是很酷的背景。天宮一號真幸福!
剛過完節(jié),天宮一號心里越來越難受。她知道所有美好的事情都會結束。亞萍的姐姐安慰了她很久,但他們還是不得不離開。2013年6月26日,這三位親戚也平安回國。她的眼里充滿了淚水,但她無法阻止一切。亞萍的姐姐告訴她,每個人都應該堅持這個職業(yè)。
他們走后,天宮一號聽說再也沒有親人來看她了,真的只剩下她一個人飛了。即使一秒鐘能飛躍7公里的美景,也能看到極光,看清楚臺風眼,看到大洋流。沒人陪有什么意義?
她開始努力,比原計劃嚴重超期服役,努力為那些可愛的人收集有用的空間數(shù)據(jù)。
據(jù)中國載人航天工程辦公室信息,2016年3月16日,天宮一號目標飛行器正式終止數(shù)據(jù)服務,全面完成歷史使命,進入軌道衰變期。
她漸漸睡著了,就像一個睡美人??峙滤诘戎耐踝佑H吻她的夢。
與此同時,剛剛發(fā)射的天宮二號剛剛飛往非洲大陸。
但是他們在泰空是永遠遇不到的,速度接近8公里每秒,即使真的路過。
代表中國航天員大夢的天宮一號還在沉睡,等待美好的一天。上帝不忍看到她的孤獨,她將在2018年4月左右被拖入地球的懷抱。
但她并不孤單。有無數(shù)個像她一樣的夢,曾經(jīng)承載著人類太空飛行的夢想,飛翔。
那里是無數(shù)夢想起飛的地方,也是無數(shù)夢想最終沉寂的地方。
但是天宮一號是最亮的!
向中國航天員致敬!
向所有人類宇航員致敬!
祝愿所有為人類航天而沉睡的宇宙飛船夢想!
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