[科普中国]-天宫一号再入大气层，中国将于2022年建成空间站

2018年4月2日，中国首个空间实验室“天宫一号”坠入大气层焚毁。天宫一号是中国首个“目标飞行器”，其主要目的在于和神舟飞船（称“追踪飞行器”）配合完成交会对接飞行测试，为建设空间站积累经验。其在轨工作1630天，失联759天，在地球引力下轨道高度不断衰减，最终于4月2日早晨8点15分坠入大气层焚毁。据报道，该次坠落没有造成任何危险。天宫一号于2011年9月29日发射升空，是中国空间站的起点2008年9月，在神舟七号完成“出舱”任务后，中国载人航天工程将重点转为突破“空间飞行器交会对接”技术，为建立空间实验室做准备。“天宫一号”实际上是一个空间实验室的雏形，其主要任务在于，作为“目标飞行器”和其后发射的飞船（称“追踪飞行器”）配合完成交会对接飞行试验，并保障航天员在轨短期驻留期间的生活和工作，开展相关空间实验，初步建立短期载人、长期无人独立可靠运行的空间实验平台，为建造空间站积累经验。交会对接是指两个航天器在空间轨道上会合并在结构上连成一个整体的技术，是实现航天站、航天飞机、太空平台和空间运输系统的空间装配、回收、补给、维修、航天员交换及营救等在轨道上服务的先决条件。它与天地往返、出舱行走并称载人航天活动的三大基本技术天宫一号空间实验室于2011年9月29日在酒泉发射升空，设计寿命两年。在役期间共完成和神舟八号、九号、十号飞船的六次交会对接任务，并于2016年3月16日超期服役近两年半后失联。其发射标志着中国迈入中国航天“三步走”战略的第二步第二阶段（即：掌握空间交会对接技术及建立空间实验室）；同时也是中国空间站的起点，标志着中国已经拥有建立初步空间站，即短期无人照料的空间站的能力。据称，中国将于2022年建成空间站。在轨工作1630天，完成六次交会对接任务作为中国空间站的前身，在役期间，天宫一号先后与神舟八号、九号、十号飞船配合完成六次交会对接任务，共计接待6名航天员，完成多项科学实验。2011年11月，天宫一号完成与神舟八号飞船的两次“无人自动交会对接”：第一次对接成功之后，组合体共计运行12天，并在撤离之后再次对接。该次试验标志着我国已经成功突破了空间交会对接及组合体运行等一系列关键技术。神八返回舱于2011年11月17日返回地面。2012年6月，天宫一号与神舟九号飞船配合完成两次“载人空间交会对接”：三名航天员（景海鹏、刘旺、刘洋）乘坐神九进入天宫一号实验舱内。这是中国实施的首次载人空间交会对接，也是载人航天飞船首次在夏季发射。作为自动交会对接的应急保障，此次飞行任务还首次验证了手控交会对接技术。2013年6月，天宫一号完成与神舟十号飞船的两次载人对接：飞行乘组由三名航天员——聂海胜、张晓光和王亚平组成。该次飞行测试中，组合体共计在轨运行15天，并首次开展了中国航天员太空授课活动。6月26日，神舟十号载人飞船返回舱返回地面，意味着交会对接任务完美收官，中国进入应用性太空飞行时代。超期服役两年半，2016年3月16日失联六次对接之后，天宫一号即完成主要使命。本着“充分利用、挖掘潜力”的原则，有关部门精心运营维护、严密实施监控，继续利用天宫一号开展了航天技术试验、对地遥感应用和空间环境探测，验证了低轨长寿命载人航天器设计、制造、管理、控制相关技术，获取了大量有价值的数据信息和应用成果，为空间站的建设运营和载人航天成果的应用推广积累了重要经验。2016年3月16日，在超期服役近两年半之后，天宫一号的通信系统失灵，对地面呼叫无应答，从此进入“睡眠”状态。就在其失联当天，中国载人航天工程办给出监测数据：轨道高度370km，在稀薄大气阻力下已无法抵抗地球引力，将以每天100m高度的速度衰减，预计于2017下半年-2018年4月间落入大气层。坠入大气层焚毁，未出现任何危险状况世界各地均对天宫一号的这次失控坠落抱以极大兴趣，从欧洲空间局（ESA）到北美防空司令部（NORAD），从全球的航天爱好者到各大航天网站，都在用自己所掌握的数据预测天宫一号何时会重返大气层，没有烧尽的残片会落在什么区域。天宫一号不仅在业内掀起一场航天器坠落数据预测比赛，在推特、脸书等国际社交平台上也成为热门话题。因为受到再入角度、阻力等因素的影响，截至今日凌晨，天宫一号的再入时间都还具有很大的不确定性，其坠落时间比预期一再推迟。最终，在今天早晨8点15分，天宫一号再入大气层。这场预测竞赛终于在一场“烟火秀”中落下帷幕。短短1分钟后，其残骸坠落在人迹罕至的南太平洋中部海域。几乎可以肯定，不仅没有砸到任何人类密集居住区，连花花草草也没碰到。天宫二号仍在役，下一步是建设中国空间站天宫一号是中国首个空间实验室，是中国空间站建设的起点。早在1992年，中国就确立了以建立空间站为目标的航天计划。该计划分三步，第一步是载人飞船阶段，目标是能够把宇航员送到太空，正常运行若干天，并成功返回；第二步是空间实验室阶段，在这个阶段要解决组装、交会对接、补给以及物质循环利用等四大技术。这些技术关系到空间站的组装、宇航员在空间站的生存等关键问题。天宫一号就是中国在第二步计划中为了解决交互对接问题而发射的一个目标飞行器，在被送往太空之后，通过对接被改造成一个短期有人照料的空间实验室。在天宫一号之后，中国又于2016年9月15日发射了天宫二号，它是中国首个真正意义上的空间实验室。天宫二号的任务是完成再生式循环系统、有效载荷和应用系统的实验以及其他一些科研项目，包括量子通信、暗物质探测等。经过空间实验室阶段，在中国的载人航天“三步走”计划中，中国最终要建设的是一个规模较大、长期有人参与的国家级太空实验室，即一个基本型的空间站。据称，该空间站将于2022年建成，是一个由3个20吨左右的结构组成的T字型结构。其核心舱将在2020年发射。作者 | 高佩雯 中国科学院物理所凝聚态物理博士文章由“科普中国头条创作与推送项目”团队推出转载请注明来自“科普中国”