“牧星人”是怎樣把天宮二號(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(chǎng)”。自從蘇聯(lián)首次在尼莫點(diǎn)海域墜落航天器殘骸，國(guó)際上共有 200 多個(gè)航天器“遺體”在此長(zhǎng)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(guò)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(jiǎn)單。科技日?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(zhǎng)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(cè)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(wú)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(lái)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(guó)喀什測(cè)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(shuō)，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(cè)之中，但發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)不會(huì)出現(xiàn)預(yù)料之外的問(wèn)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(wèn)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(cè)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(guò)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(lái)，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(guò)，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(zhǎng)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(lái)說(shuō)，測(cè)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(shuō)，這一階段最大的安全隱患仍來(lái)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(chǎng)”，完成剩下的任務(wù)。無(wú)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(guó)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(guò)了 1036 天，最終受控榮歸。
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