航天航空不管是什么事情都是大家高度关注的,那么天舟一号的升空自然是大家 关注的焦点了。此次的天舟一号首次尝试了自毁模式取得了成功引得一片较好,中国在太空垃圾处理上取得了重大突破真的是值得大家欢呼的事情。那么具体的过程跟随小编一起来了解一下吧。
天舟一号受控离轨——自毁全过程
9月22日18时左右,天舟一号货运飞船完成空间实验室阶段的各项预定任务后,受控离轨再入大气层,在南太平洋海域陨落烧毁。天舟一号飞船不仅是我国第一艘货运飞船,也是我国受控离轨减少太空垃圾的首次尝试,受控陨落烧毁还有利于减少航天器残骸对地面的危害,我国的航天器也从此告别“飞来横祸”。
我们中国人对天空有着很多的想象,既有牛郎织女鹊桥故事的美妙,也有杞人忧天飞来横祸的阴暗。随着航天时代的到来,杞人忧天并非笑话,飞来横祸竟成了事实。自1957年斯普特尼克一号卫星上天以来,地球轨道上充斥了大大小小的太空垃圾,它们主要由火箭末级和卫星飞船组成,对于小的太空垃圾,进入大气层时会彻底烧毁,它们的危害只有航天专家们头疼,不过对于大的太空垃圾,即使是轨道再入的高速也未必烧光,剩下的残骸碎片落到地面,对于地面的人们真是无妄之灾。
肯定有热心的读者表示:我没听说什么人被卫星碎片砸死砸伤啊。其实这并不意外,地球表面70%的面积是海洋,陆地上实际也是地广人稀,即使是人口稠密的地区,每平方公里100人的密度就很高了,而人口高度密集的城镇地带,占陆地面积的比例非常小。地球轨道上的太空垃圾总数量并不算多,能穿过大气层经受高温高压考验到达地面的少之又少,总的说来它们对地面的人类并不是什么实质威胁。虽然还没什么飞船残骸伤人致死事故,但天空实验室这样的庞大大物无控再入还是让人提心吊胆的。
不过,头上悬着一把达摩克利斯之剑,总是让人很不舒服的,1979年美国试验空间站天空实验室无控再入烧毁,残留的碎片分布在南印度洋到澳大利亚西部的广阔地区,所幸无人伤亡。随着技术的进步,美苏等航天强国开展航天器受控陨落的试验并常态化,受控陨落的落区一般选择在南太平洋,这里只有零星的岛屿散布在广阔的大洋中间,烧不干净的碎片残骸也不会有什么危害。
苏联从礼炮六号空间站开始,使用进步号飞船为空间站进行补给并补加燃料,进步号飞船随后都会受控陨落烧毁,俄罗斯时代功勋显赫的和平号空间站,也于2001年3月23日受控坠入南太平洋烧毁。美国大型航天器的受控陨落烧毁是国际空间站时代的事情了,主要是天鹅座货运飞船进行主动陨落烧毁,另外欧洲的ATV和日本的HTV货运飞船也都在完成补给任务后主动陨落烧毁。我国的921载人航天工程稳步推进,空间站阶段已经近在眼前,受控陨落烧毁大型航天器,减少轨道碎片降低残骸对地面的危害,也随之提上日程。
天舟一号并非受控陨落的先锋,2011年我国发射天宫一号目标飞行器时,就明确表示它将在完成使命后受控再入大气层,陨落在南太平洋海域。遗憾的是,天有不测风云,2016年3月1日时天宫一号飞行器还状态良好,3月21日载人航天工程办公室突然发布消息,称天宫一号飞行器失效。从事后的报道推测,天宫一号突然彻底失效,整个飞行器也失去控制和遥测信号,受控再入也无从谈起,只能由后来者天宫二号和天舟一号承担器受控陨落的试验任务。天舟一号完成空间实验室阶段的飞行计划和拓展试验任务后,当仁不让的成为我国受控陨落试验的开路先锋。
受控陨落的销毁任务技术难度不大,主要是要有精准的轨控技术,让受控再入的陨落区域远离有人烟的地方,从而尽量减少对地面人群的可能危险。我国载人航天工程实施以来,神舟飞船已经发射并返回了11艘,积累了丰富的姿轨控经验,飞船的精确受控再入对我国来说早已不成问题。简而言之,天舟一号的受控再入烧毁技术难度不大,但从航天和安全角度看,仍是中国载人航天发展的里程碑。
天舟一号受控离轨——太空垃圾清理技术
无论是采取躲避、防御、减缓还是回收利用手段,都无法从根本上清除太空垃圾。满天的太空垃圾终归要得到彻底清理,开发太空垃圾清理技术势在必行。
事实上,很多国家都在推出清扫太空垃圾的计划,科学家们也在考虑从无数种垃圾清理方案中精选出经济有效的方案。美国宇航局正在考虑用激光清扫地球周围的太空垃圾,防止其与卫星相撞。激光清除太空垃圾原理是:激光束里的光子携带了微量动力,在特定环境下,能推动太空中的物体,并使其减速。通过向垃圾碎片发射激光数小时后,就有可能改变其方向。即便不能让太空垃圾脱离轨道,也能避免其撞击空间站或者卫星。新课题的设备花费仅为80万美元,而全部费用止于千万美元。现有的望远镜经改良后,能投入使用,降低运营成本。有科学家认为,应在夏威夷山顶建大型激光站。另一些人则认为,在卫星上安装激光装置,把碎片轰入大气层。
日本宇宙航空研究开发机构决定,自2014年起将启动一项垃圾清理试验,以清除由使用寿命结束的卫星和火箭残骸组成的太空垃圾。清理方式是以金属绳捆住漂浮在宇宙空间中的太空垃圾,然后使其降低速度,并使其落入大气层中销毁。此外日本还将开发“清扫卫星”,并于2019年前后发射。届时,“清扫卫星”将利用搭载的摄像机寻找并接近太空垃圾,然后使用机器臂安装金属绳。而安装有数条金属绳、能捕捉多个太空垃圾的专用卫星将于2023年前后发射。
英国科学家则设计并研发一个被称为“立方帆”的纳米级卫星,它重约3公斤,大小约为30厘米×10厘米,借助太阳能的太阳帆作为动力推进系统,一旦帆上的摄像头侦察到太空垃圾,便依附在垃圾上,使其速度降低,最后进入大气层,与太空垃圾同归于尽。
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