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"牧星人"是怎样把天宫二号带回家的

2019-07-22 11:16:20  来源:科技日报

天宫二号。央视新闻 截屏图

在南太平洋深处,有一个僻静的地方叫做“尼莫点”。这里距离最近的陆地也有将近2700公里,不仅人迹罕至,连海洋生物也很稀少,只有部分海底细菌可以存活。

因而,该处成为了“航天器坟场”。自从苏联首次在尼莫点海域坠落航天器残骸,国际上共有200多个航天器“遗体”在此长眠。7月19日,落叶归根的天宫二号,也以此处作为了最终归宿。

可能有人觉得,控制航天器返回不过是发送几个指令而已。表面上看或许如此,但背后绝非这么简单。科技日报记者从北京航天飞行控制中心了解到,为了确保天宫二号受控再入任务顺利实施,被称为“牧星人”的飞控人员需要开展长周期精确轨道确定、两脉冲联合控制、精确控制计算、残骸散布分析等常规工作,综合考虑控制要求和测控资源分配等条件约束,确保飞控计划、注入数据和上行指令准确无误。同时要准备十多套应急预案,应对各种突发状况。

那么,“牧星人”是怎样把天宫二号带回家的?

北京飞控中心副主任孙军在接受科技日报记者专访时介绍,天宫二号的离轨控制分两步实施。先让它来个“180度转身”,变成推进器向前。7月18日天宫二号飞到我国喀什测控站上空时,地面发送降轨指令,利用发动机反推让它减速,使它在继续绕地球飞行半圈后,在南太平洋上空从此前高度约390公里的圆形轨道,进入近地点200公里的椭圆形轨道。

开展这一波操作主要是出于稳妥考虑。孙军说,毕竟天宫二号已经有一年多时间没有实施轨道控制,虽然其“健康状态”一直处于监测之中,但发动机会不会出现预料之外的问题,只有试一试才能打包票。分两次实施降轨,可以及早发现问题,为异常情况留出更多调整余地。

首次降轨完成后,地面人员会迅速对任务情况进行精确测量和标定,以进一步掌握发动机的工作、推力情况,相当于为后续动作校正了“准心”。

站得更近、试过了“枪”、准心也校正了,“打靶”当然更有把握。

由于地球在由西向东不断自转,天宫二号每90分钟绕地球飞一圈回来,星下点都会向西偏移,两圈以后飞行轨迹就超出了安全落区范围。因此第二次降轨被安排在7月19日,地球自转一天后进行。

孙军介绍,此次控制目标是将轨道近地点从200公里降到70公里以内,让天宫二号直接进入大气层。

不过,航天器进入大气层后会迅速烧蚀分解、不再受控,少量烧蚀残留物将随惯性呈抛物线坠落。因此这次控制,主要要在轨道高度120公里以上完成。天宫二号进入稠密大气之后,就没有“回头路”了。

天宫二号的预定落区是一个东西方向长约8000公里、南北宽约1700公里的矩形,听上去很广阔,其实对于以每秒7.8公里速度再入返回的航天器来说,测控精度要求很高。如果发生意外,采取应急措施的时间非常有限。

孙军说,这一阶段最大的安全隐患仍来自发动机。如果发动机不能及时点火反推,或者推力不够未能将轨道降到预定高度,残骸落点将超出落区范围,可能对地面造成威胁。假如发生这种情况,地面必须迅速计算误差,向天宫二号注入新的控制参数;如果主推进器失效,则要让原本负责偏航和俯仰的姿控发动机“替补登场”,完成剩下的任务。无论采取哪种应急举措,都必须在几分钟内完成,才能确保残骸落入指定范围。

据中国载人航天工程办公室消息:天宫二号空间实验室于北京时间2019年7月19日21时6分受控离轨并再入大气层,少量残骸落入南太平洋预定安全海域。

在“牧星人”的精心呵护下,设计寿命两年的天宫二号在太空平安度过了1036天,最终受控荣归。

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