科普：“牧星人”是怎樣把天宮二號帶回家的？

在南太平洋深處，有一個僻靜的地方叫做“尼莫點”。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，只有部分海底細菌可以存活。

因而，該處成為了“航天器墳場”。自從蘇聯首次在尼莫點海域墜落航天器殘骸，國際上共有200多個航天器“遺體”在此長眠。7月19日，落葉歸根的天宮二號，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是發送幾個指令而已。表面上看或許如此，但背后絕非這么簡單。科技日報記者從北京航天飛行控制中心了解到，為了確保天宮二號受控再入任務順利實施，被稱為“牧星人”的飛控人員需要開展長周期精確軌道確定、兩脈沖聯合控制、精確控制計算、殘骸散布分析等常規工作，綜合考慮控制要求和測控資源分配等條件約束，確保飛控計劃、注入數據和上行指令準確無誤。同時要準備十多套應急預案，應對各種突發狀況。

那么，“牧星人”是怎樣把天宮二號帶回家的?

北京飛控中心副主任孫軍在接受科技日報記者專訪時介紹，天宮二號的離軌控制分兩步實施。先讓它來個“180度轉身”，變成推進器向前。7月18日天宮二號飛到我國喀什測控站上空時，地面發送降軌指令，利用發動機反推讓它減速，使它在繼續繞地球飛行半圈后，在南太平洋上空從此前高度約390公里的圓形軌道，進入近地點200公里的橢圓形軌道。

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預料之外的問題，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，地面人員會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”。

站得更近、試過了“槍”、準心也校正了，“打靶”當然更有把握。

由于地球在由西向東不斷自轉，天宮二號每90分鐘繞地球飛一圈回來，星下點都會向西偏移，兩圈以后飛行軌跡就超出了安全落區范圍。因此第二次降軌被安排在7月19日，地球自轉一天后進行。

孫軍介紹，此次控制目標是將軌道近地點從200公里降到70公里以內，讓天宮二號直接進入大氣層。

不過，航天器進入大氣層后會迅速燒蝕分解、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。天宮二號進入稠密大氣之后，就沒有“回頭路”了。

天宮二號的預定落區是一個東西方向長約8000公里、南北寬約1700公里的矩形，聽上去很廣闊，其實對于以每秒7.8公里速度再入返回的航天器來說，測控精度要求很高。如果發生意外，采取應急措施的時間非常有限。

孫軍說，這一階段最大的安全隱患仍來自發動機。如果發動機不能及時點火反推，或者推力不夠未能將軌道降到預定高度，殘骸落點將超出落區范圍，可能對地面造成威脅。假如發生這種情況，地面必須迅速計算誤差，向天宮二號注入新的控制參數;如果主推進器失效，則要讓原本負責偏航和俯仰的姿控發動機“替補登場”，完成剩下的任務。無論采取哪種應急舉措，都必須在幾分鐘內完成，才能確保殘骸落入指定范圍。

據中國載人航天工程辦公室消息：天宮二號空間實驗室于北京時間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。

在“牧星人”的精心呵護下，設計壽命兩年的天宮二號在太空平安度過了1036天，最終受控榮歸。(記者 付毅飛)

標簽： 天宮二號