國際空間站2031年將沉入南太平洋“尼莫點(diǎn)”

文 張 聞

你知道世界上最大、最復(fù)雜的宇航工程是什么嗎？那就是國際空間站。20多年來，國際空間站不斷擴(kuò)大規(guī)模吸引更多國家的航天員駐留在此，為世界航天事業(yè)作出了突出貢獻(xiàn)。

然而，這座花費(fèi)高昂、對(duì)國際宇航事業(yè)有著重要作用的國際空間站并不是長久停駐在太空中開展服務(wù)的，它的退役時(shí)間現(xiàn)在已經(jīng)確定了！美國國家航空航天局宣布：計(jì)劃在2031年摧毀國際空間站，殘骸將沉入南太平洋的“尼莫點(diǎn)”。而這一摧毀過程預(yù)計(jì)花費(fèi)10億美元。

為什么要銷毀國際空間站？

國際空間站的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，包括實(shí)驗(yàn)室模塊、居住模塊、能源供應(yīng)模塊、對(duì)接口、科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備等。過去10年間，國際空間站為藥物發(fā)現(xiàn)、疫苗開發(fā)和醫(yī)學(xué)治療方面提供了重要實(shí)驗(yàn)場地，在實(shí)時(shí)監(jiān)測地球生態(tài)系統(tǒng)和自然災(zāi)害方面作出了突出貢獻(xiàn)。可以說，國際空間站對(duì)于人類社會(huì)及相關(guān)科研技術(shù)的發(fā)展，具有重要意義。

然而歷經(jīng)20余載的運(yùn)行，國際空間站面臨基礎(chǔ)設(shè)施和組件老舊困擾。長期以來，國際空間站在軌運(yùn)行的過程中，都要經(jīng)受極端溫度的考驗(yàn)，這些極端溫度會(huì)導(dǎo)致材料的循環(huán)膨脹和收縮，從而對(duì)材料本身產(chǎn)生磨損。過去數(shù)年里，國際空間站側(cè)翻及漏氣現(xiàn)象就時(shí)有發(fā)生，因此不得不派航天員進(jìn)駐國際空間站進(jìn)行維修。

除此之外，國際空間站位于地球大氣脆弱的上層區(qū)域，處于近地軌道上。如果沒有周期性的助推力，之后的運(yùn)行速度會(huì)越來越慢，高度也會(huì)越來越低，最終下降得足夠深之后，便會(huì)解體穿過大氣層，焚燒殆盡。

在國際空間站的墜落過程中，可能會(huì)發(fā)生兩種情況：一是在精細(xì)控制下，墜入大氣層；二是在不可控的情況下，產(chǎn)生脫軌，讓國際空間站從高空掉落至地球表面。特別是第二種情況，是相當(dāng)危險(xiǎn)的。因?yàn)閲H空間站比足球場還要大，它的運(yùn)動(dòng)軌道覆蓋了全球90%以上的人口。作為史上最大型的脫軌物體，國際空間站的墜落很可能對(duì)地球上的人類發(fā)生毀滅性的損傷。“那將不會(huì)是美好的一天。”商業(yè)太空技術(shù)公司總裁喬治·奈爾德說。而美國國家航空航天局花費(fèi)10億美元銷毀國際空間站，就是為了避免第二種情況的發(fā)生。

國際空間站的墜落之路

美國國家航空航天局將國際空間站的墜落地點(diǎn)，選在了“尼莫點(diǎn)”。

“尼莫點(diǎn)”位于南太平洋深處，曾有一個(gè)廣為人知的名字是航天器墓地。這片地區(qū)曾是和平號(hào)空間站的歸宿。從1971年到2016年間，超過263艘航天器“安息”在這里。

要想國際空間站精準(zhǔn)墜落在“尼莫點(diǎn)”，美國航空航天局必須考慮的首要因素便是太陽的11年活動(dòng)周期。11年是個(gè)估值，太陽周期持續(xù)的時(shí)間較之或長或短，每周期峰時(shí)活動(dòng)數(shù)量也有不規(guī)則變化。

高度的太陽活動(dòng)導(dǎo)致地球大氣層擴(kuò)張，從而提高繞地航空器的阻力。這樣的阻力會(huì)造成海拔損失。“要讓像國際空間站這么大的物體脫離軌道，整個(gè)過程非常依賴于大氣密度狀況。”美國普渡大學(xué)的航空航天工程師戴維·阿納斯解釋說，“就算花很多時(shí)間，基本上也無法預(yù)測。”

結(jié)合上述所有因素，理想的墜落過程會(huì)是這樣：首先經(jīng)過數(shù)周或者數(shù)月的軌道自然脫離，國際空間站的高度慢慢降低，抵達(dá)距離地球約402千米的高空。此時(shí)，與空間站相連的定制飛行器將開始脫軌燃燒。在距離地球表面約201千米的高空，任務(wù)控制組將調(diào)整國際空間站的運(yùn)動(dòng)軌跡及火箭燃燒，將空間站接近圓形的軌道改變成橢圓形，使得其最接近地球上方約145千米之處的“近地點(diǎn)”。

從145千米的近地點(diǎn)開始，任務(wù)控制組將命令火箭進(jìn)行最后一次燃燒，進(jìn)一步將空間站往下推，讓其墜入南太平洋。值得一提的是，無論國際空間站何時(shí)、怎樣墜落地球，這一事件都將是人類航空航天事業(yè)的重大里程碑。屆時(shí)，人類將共同見證這件壯舉的完成。