天宫二号受控离轨完美谢幕

图/中国航天集团官网

7月 19日，在巡游太空 1000多天后，天宫二号返回地球家园。中国载人航天办公室证实，这个在天宫一号备份目标飞行器基础上改进研制而成的空间实验室于19日晚再入大气层，少量残骸落入南太平洋预定安全海域，标志着中国载人航天工程空间实验室任务圆满完成，我国正式进入空间站时代。

“身强体壮”却要功成身退

“天宫二号设计在轨寿命2年，目前在轨飞行已超过1000天。尽管已超期服役近1年，可平台及载荷功能正常、状态良好，所携带的推进剂仍很充足，可以继续支持其在轨飞行数年。”中国航天科技集团五院天宫二号总设计师朱枞鹏说，“无论从团队感情还是航天器在轨发挥的重要作用，我们都不愿与天宫二号割舍。”但是从在轨可靠性、安全性角度考量，朱枞鹏表示，必须对天宫二号进行受控离轨，以确保万无一失。他介绍，随着超期服役时间的不断增加，天宫二号的在轨可靠性会有所下降。一旦出现在轨异常，处于近地轨道失控状态的天宫二号会因稀薄大气的阻力，逐渐下落。如果以失控状态坠入大气层，一些高熔点材料有可能不会完全烧蚀，少量残骸有可能落到地面，危及地面人员安全。因此，我国在天宫二号状态尚佳时实施受控离轨，就是为了彻底消除隐患，用稳妥、安全的方式履行大国责任与担当。

另外，在离地球400多公里的近地轨道，太空垃圾需要10年时间才能自然衰落至大气层内烧掉中、高轨道上漂浮的碎片及废弃航天器，或将永远成为在轨航天器的路障。所以主动销毁即将废弃的航天器，避免让它们留在太空，是维护轨道环境的重要手段。

受控离轨两次变轨

7月 16日 17时 16分，一条“断电”指令经由北京航天飞行控制中心发送到距离地球400公里之外的太空。在那里，天宫二号“肚子”里十余件载荷、设备接到指令，陆续熄灭工作指示灯，静待归途。3天后，也就是 7月19日的晚上，人们迎来了天宫二号“回家”的消息。

受控离轨是要让天宫二号在指定时刻落在指定区域，这并不是简单发出一个离轨指令就能实现的。为确保它落得准，天宫二号飞控团队综合考虑各方面因素，开展了多轮模拟仿真，制定了翔实的飞控实施方案。在飞控过程中，飞控人员要实时监控并快速调整天宫二号的离轨速度、角度，确保它以最佳姿势进入大气层。

这是我国航天史上第二次实施航天器受控离轨，首次受控离轨的是天舟一号货运飞船。不过，与天舟一号采取的“一步”飞控实施策略不同，天宫二号采取了“两步走”的飞控实施策略：第一步将轨道降低到近地点200公里的椭圆轨道；第二步将轨道降至近地点70公里的椭圆轨道，进入大气层。北京航天飞行控制中心副主任孙军介绍，开展这一波操作主要是出于稳妥考虑。孙军说，毕竟天宫二号已经有一年多时间没有实施轨道控制，虽然其“健康状态”一直处于监测之中，但发动机会不会出现什么预料之外的情况，只有试一试才能打包票。分两次实施降轨，可以及早发现问题，为异常情况留出更多调整余地。

首次降轨完成后，地面人员迅速对任务情况进行精确测量和标定，以进一步掌握发动机的工作、推力情况，相当于为后续动作校正了“准心”。

朱枞鹏介绍，此次没有沿用以往成熟的技术而另辟蹊径，是为了更为充分、全面地搜集航天器主动离轨的各类数据，更好地掌握轨道特性。天宫二号受控离轨，为广泛推广主动离轨技术提供了有力支撑。

在“牧星人”的精心呵护下，天宫二号在太空平安度过了1036天，最终受控荣归，于北京时间2019年7月19日21时6分受控离轨并再入大气层，少量残骸落入南太平洋预定安全海域（西经160度～90度、南纬 30度～45度），也就是在著名的尼莫点附近。

在轨34个月留下的美好记忆

天宫二号空间实验室自 2016年 9月 15日发射入轨以来，先后与神舟十一号载人飞船和天舟一号货运飞船完成4次交会对接，成功支持2名航天员在轨工作生活30天，突破掌握航天员中期驻留、推进剂在轨补加等一系列关键技术，并在超期服役的300多天里，完成多项拓展试验，为中国空间站研制建设和运营管理积累了重要经验。

作为我国第一个真正意义上的太空实验室，天宫二号共搭载14项约600公斤重的应用载荷，以及航天医学实验设备和在轨维修试验设备，开展了60余项空间科学实验和技术试验，圆满完成了各项既定任务，取得了一大批具有国际领先水平和重大应用效益的成果。其中，天宫二号搭载的空间冷原子钟是国际上首台在轨运行的冷原子钟，根据在轨测试结果推算冷原子钟日稳定度达到7.2×10-16；中欧联合研制的伽玛暴偏振探测仪是国际首台宽视场、高效率的专用宇宙伽马射线暴偏振探测仪器，成功探测到55个宇宙伽玛暴事例，为国际伽玛暴联合探测做出了重要贡献。此外，天宫二号还搭载太空养蚕、双摆实验、水膜反应等3个香港中学生太空科技设计大赛获奖的实验项目，取得了良好的社会效益。

在天宫二号完成了历史使命的谢幕时刻，中国空间站建设筹备工作和相关实验项目的征集工作一直在紧锣密鼓地进行中。据中国科学院空间应用中心应用发展研究中心主任张伟介绍，我国预计在2020年发射空间站核心舱，2022年左右发射实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ，之后把3个舱形成“T”字形构型，构成完整的空间站。预计空间站将从2022年之后开始运行，在轨 10年以上。（本刊综合）

相关链接

天宫二号大事记

2016年9月15日22时04分，长征二号F T2运载火箭搭载天宫二号空间实验室在酒泉卫星发射中心成功发射。

2016年10月19日，神舟十一号载人飞船与天宫二号成功实现交会对接。航天员景海鹏和陈冬入驻天宫二号。

2016年10月23日7时31分，天宫二号成功释放伴随卫星。

2017年4月22日，天舟一号货运飞船与天宫二号顺利完成自动交会对接。这是天宫二号首次与货运飞船进行交会对接。

2017年4月27日，天舟一号货运飞船与天宫二号成功完成首次推进剂在轨补加试验。

2017年6月15日，天舟一号货运飞船与天宫二号完成第二次推进剂在轨补加试验。

2017年6月19日，天舟一号货运飞船完成与天宫二号的绕飞和第二次交会对接试验。

2017年9月12日，天舟一号货运飞船完成与天宫二号的自主快速交会对接试验。

2018年9月15日，天宫二号空间实验室圆满完成了在轨运行2年的目标，取得了阶段性胜利。

2019年7月19日，天宫二号受控离轨并再入大气层，少量残骸落入预定安全海域。