天宮一號(hào)即將歸來(lái) 你不得不了解的航天器再入過(guò)程

        專家表示，我們普通人根本不需要為航天器再入這樣的事憂心忡忡。天宮一號(hào)等航天器再入時(shí)，不會(huì)像科幻電影中描述的那樣，惡狠狠地砸向地球，而是在奔向地球的過(guò)程中，化成一身絢爛，劃過(guò)美麗星空。

天宮一號(hào)與神舟八號(hào)飛船交會(huì)對(duì)接模擬圖 

       其實(shí)，在距離地球表面300km~1000km的近地軌道上，運(yùn)行著空間站和各類(lèi)衛(wèi)星等航天器。這些航天器在完成自身使命或報(bào)廢失效后，都將離開(kāi)運(yùn)行軌道并最終再入大氣層。最近大家頗為關(guān)注的天宮一號(hào)目前就處于這種軌道衰減階段。

       天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器于2011年9月29日發(fā)射升空，先后與神舟八號(hào)、九號(hào)、十號(hào)飛船進(jìn)行6次交會(huì)對(duì)接，完成了各項(xiàng)既定任務(wù)，為中國(guó)載人航天發(fā)展作出了重大貢獻(xiàn)。2016年3月16日，天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器正式終止數(shù)據(jù)服務(wù)，全面完成了歷史使命，自此進(jìn)入軌道衰減期。

       當(dāng)然，天宮一號(hào)可不是流星或者隕石，相對(duì)于隕石這樣的自然天體，我們能夠通過(guò)地面測(cè)控系統(tǒng)精確地測(cè)量出天宮一號(hào)的運(yùn)行軌跡，通過(guò)計(jì)算精準(zhǔn)預(yù)測(cè)出它的再入速度和再入角等信息。同時(shí)，天宮一號(hào)的構(gòu)型及組成是已知的，我們能夠計(jì)算和仿真出天宮一號(hào)進(jìn)入大氣層之后每一步的燒蝕、解體的情況。

       那么，大型航天器再入大氣層的過(guò)程是怎樣的呢?根據(jù)理論研究和歷史上天空實(shí)驗(yàn)室、和平號(hào)空間站等大型航天器再入大氣層的飛行經(jīng)驗(yàn)，大型航天器進(jìn)入大氣層后燒蝕解體的一般過(guò)程可以簡(jiǎn)要概括為： 　

       大型設(shè)備的分離解體

        在進(jìn)入大氣層初期，安裝在航天器外部的太陽(yáng)電池板、大型天線等設(shè)備在大氣阻力作用下開(kāi)始撕裂，在劇烈的氣動(dòng)摩擦中，這些設(shè)備從主結(jié)構(gòu)上撕裂、脫落，與航天器本體分離后被大氣層摩擦、燒蝕。這個(gè)過(guò)程一般發(fā)生在100km高度左右。 　　

      航天器的解體

       隨著航天器的溫度繼續(xù)升高，艙體受到的氣動(dòng)摩擦和氣動(dòng)熱會(huì)愈演愈烈，在高溫和大氣阻力的雙重作用下，航天器的主體結(jié)構(gòu)、內(nèi)外部設(shè)備陸續(xù)與航天器本體發(fā)生分離，若航天器攜帶有較多剩余燃料，甚至可能發(fā)生爆炸加快解體和燃燒的速度。航天器解體高度一般在80km左右。解體后的碎片在墜落過(guò)程中繼續(xù)加熱燒蝕。 　　

      碎片燒盡

       航天器的碎片在墜落過(guò)程中繼續(xù)受到氣動(dòng)熱和氣動(dòng)力的雙重作用熔化或燃燒，質(zhì)量和體積逐漸減小，其中大部分碎片在到達(dá)地面前已燒盡，不會(huì)到達(dá)地面。只有少量較難燒蝕的部件可能會(huì)殘留一部分，直到到達(dá)地面;還有一些質(zhì)量更小的碎片，在燒盡前已經(jīng)降到較低速度，不再燒蝕，也可能會(huì)最終飄落到地面。

       天宮一號(hào)重量約8噸，比起重達(dá)80噸的天空實(shí)驗(yàn)室、140噸的和平號(hào)空間站可以說(shuō)算是個(gè)小個(gè)頭了。根據(jù)嚴(yán)密監(jiān)視和科學(xué)計(jì)算，天宮一號(hào)大部分器件將在返回大氣層中燒蝕銷(xiāo)毀，對(duì)航空活動(dòng)以及地面造成危害的可能性極小。我們地球表面70%被海洋覆蓋，航天器的殘余碎片落向人口密集地區(qū)的概率更是非常非常小。事實(shí)上從20世紀(jì)60年代到現(xiàn)在，人類(lèi)大約有15000噸以上的人造航天器殘骸落回地球，但從未傷害到人口密集地區(qū)的居民。

       根據(jù)粗略的估算，在流星雨爆發(fā)的時(shí)段，每小時(shí)約有1000~20000顆隕石落向地球，而普通人被200g以上的隕石砸中的概率是7億分之一;作為對(duì)比，普通人一生中被雷劈的可能性是1.2萬(wàn)分之一。這樣一比較，我們普通人根本不需要為航天器再入這樣的事憂心忡忡。