天宮二號受控離軌完美謝幕

圖/中國航天集團官網

7月 19日，在巡游太空 1000多天后，天宮二號返回地球家園。中國載人航天辦公室證實，這個在天宮一號備份目標飛行器基礎上改進研制而成的空間實驗室于19日晚再入大氣層，少量殘骸落入南太平洋預定安全海域，標志著中國載人航天工程空間實驗室任務圓滿完成，我國正式進入空間站時代。

“身強體壯”卻要功成身退

“天宮二號設計在軌壽命2年，目前在軌飛行已超過1000天。盡管已超期服役近1年，可平臺及載荷功能正常、狀態良好，所攜帶的推進劑仍很充足，可以繼續支持其在軌飛行數年。”中國航天科技集團五院天宮二號總設計師朱樅鵬說，“無論從團隊感情還是航天器在軌發揮的重要作用，我們都不愿與天宮二號割舍。”但是從在軌可靠性、安全性角度考量，朱樅鵬表示，必須對天宮二號進行受控離軌，以確保萬無一失。他介紹，隨著超期服役時間的不斷增加，天宮二號的在軌可靠性會有所下降。一旦出現在軌異常，處于近地軌道失控狀態的天宮二號會因稀薄大氣的阻力，逐漸下落。如果以失控狀態墜入大氣層，一些高熔點材料有可能不會完全燒蝕，少量殘骸有可能落到地面，危及地面人員安全。因此，我國在天宮二號狀態尚佳時實施受控離軌，就是為了徹底消除隱患，用穩妥、安全的方式履行大國責任與擔當。

另外，在離地球400多公里的近地軌道，太空垃圾需要10年時間才能自然衰落至大氣層內燒掉中、高軌道上漂浮的碎片及廢棄航天器，或將永遠成為在軌航天器的路障。所以主動銷毀即將廢棄的航天器，避免讓它們留在太空，是維護軌道環境的重要手段。

受控離軌兩次變軌

7月 16日 17時 16分，一條“斷電”指令經由北京航天飛行控制中心發送到距離地球400公里之外的太空。在那里，天宮二號“肚子”里十余件載荷、設備接到指令，陸續熄滅工作指示燈，靜待歸途。3天后，也就是 7月19日的晚上，人們迎來了天宮二號“回家”的消息。

受控離軌是要讓天宮二號在指定時刻落在指定區域，這并不是簡單發出一個離軌指令就能實現的。為確保它落得準，天宮二號飛控團隊綜合考慮各方面因素，開展了多輪模擬仿真，制定了翔實的飛控實施方案。在飛控過程中，飛控人員要實時監控并快速調整天宮二號的離軌速度、角度，確保它以最佳姿勢進入大氣層。

這是我國航天史上第二次實施航天器受控離軌，首次受控離軌的是天舟一號貨運飛船。不過，與天舟一號采取的“一步”飛控實施策略不同，天宮二號采取了“兩步走”的飛控實施策略：第一步將軌道降低到近地點200公里的橢圓軌道；第二步將軌道降至近地點70公里的橢圓軌道，進入大氣層。北京航天飛行控制中心副主任孫軍介紹，開展這一波操作主要是出于穩妥考慮。孫軍說，畢竟天宮二號已經有一年多時間沒有實施軌道控制，雖然其“健康狀態”一直處于監測之中，但發動機會不會出現什么預料之外的情況，只有試一試才能打包票。分兩次實施降軌，可以及早發現問題，為異常情況留出更多調整余地。

首次降軌完成后，地面人員迅速對任務情況進行精確測量和標定，以進一步掌握發動機的工作、推力情況，相當于為后續動作校正了“準心”。

朱樅鵬介紹，此次沒有沿用以往成熟的技術而另辟蹊徑，是為了更為充分、全面地搜集航天器主動離軌的各類數據，更好地掌握軌道特性。天宮二號受控離軌，為廣泛推廣主動離軌技術提供了有力支撐。

在“牧星人”的精心呵護下，天宮二號在太空平安度過了1036天，最終受控榮歸，于北京時間2019年7月19日21時6分受控離軌并再入大氣層，少量殘骸落入南太平洋預定安全海域（西經160度～90度、南緯 30度～45度），也就是在著名的尼莫點附近。

在軌34個月留下的美好記憶

天宮二號空間實驗室自 2016年 9月 15日發射入軌以來，先后與神舟十一號載人飛船和天舟一號貨運飛船完成4次交會對接，成功支持2名航天員在軌工作生活30天，突破掌握航天員中期駐留、推進劑在軌補加等一系列關鍵技術，并在超期服役的300多天里，完成多項拓展試驗，為中國空間站研制建設和運營管理積累了重要經驗。

作為我國第一個真正意義上的太空實驗室，天宮二號共搭載14項約600公斤重的應用載荷，以及航天醫學實驗設備和在軌維修試驗設備，開展了60余項空間科學實驗和技術試驗，圓滿完成了各項既定任務，取得了一大批具有國際領先水平和重大應用效益的成果。其中，天宮二號搭載的空間冷原子鐘是國際上首臺在軌運行的冷原子鐘，根據在軌測試結果推算冷原子鐘日穩定度達到7.2×10-16；中歐聯合研制的伽瑪暴偏振探測儀是國際首臺寬視場、高效率的專用宇宙伽馬射線暴偏振探測儀器，成功探測到55個宇宙伽瑪暴事例，為國際伽瑪暴聯合探測做出了重要貢獻。此外，天宮二號還搭載太空養蠶、雙擺實驗、水膜反應等3個香港中學生太空科技設計大賽獲獎的實驗項目，取得了良好的社會效益。

在天宮二號完成了歷史使命的謝幕時刻，中國空間站建設籌備工作和相關實驗項目的征集工作一直在緊鑼密鼓地進行中。據中國科學院空間應用中心應用發展研究中心主任張偉介紹，我國預計在2020年發射空間站核心艙，2022年左右發射實驗艙Ⅰ和實驗艙Ⅱ，之后把3個艙形成“T”字形構型，構成完整的空間站。預計空間站將從2022年之后開始運行，在軌 10年以上。（本刊綜合）

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天宮二號大事記

2016年9月15日22時04分，長征二號F T2運載火箭搭載天宮二號空間實驗室在酒泉衛星發射中心成功發射。

2016年10月19日，神舟十一號載人飛船與天宮二號成功實現交會對接。航天員景海鵬和陳冬入駐天宮二號。

2016年10月23日7時31分，天宮二號成功釋放伴隨衛星。

2017年4月22日，天舟一號貨運飛船與天宮二號順利完成自動交會對接。這是天宮二號首次與貨運飛船進行交會對接。

2017年4月27日，天舟一號貨運飛船與天宮二號成功完成首次推進劑在軌補加試驗。

2017年6月15日，天舟一號貨運飛船與天宮二號完成第二次推進劑在軌補加試驗。

2017年6月19日，天舟一號貨運飛船完成與天宮二號的繞飛和第二次交會對接試驗。

2017年9月12日，天舟一號貨運飛船完成與天宮二號的自主快速交會對接試驗。

2018年9月15日，天宮二號空間實驗室圓滿完成了在軌運行2年的目標，取得了階段性勝利。

2019年7月19日，天宮二號受控離軌并再入大氣層，少量殘骸落入預定安全海域。