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每小时约有 1000~20000 颗陨石落向地球

来源:中国金州网 作者:admin 时间:2018-04-02 09:56

  经北京航天飞行控制中心和有关机构监测分析,北京时间今早 8 时 15 分左右,在太空中飞行了六年半的天宫一号目标飞行器已再入大气层,再入落区位于南太平洋中部区域,绝大部分器件在再入大气层过程中烧蚀销毁,结束它的历史使命。
 
  而与此同时,就在几天之前,中国新一代空间站的核心舱已对外首次公开,预计将在 2020 年前后利用长征 5B 火箭发射升空,之后再经过几十次的发射组装,中国就将迎来属于自己的“空间站时代”。可以说,此时此刻的这一时间点就像预定好的巧合串联起了中国空间站事业的崛起历程。
 
  何为航天器再入?
 
  自从人类在 1957 年发射了第一颗人造地球卫星之后,宇宙空间就开始变得热闹起来了。直到今日,人类已经发射了近万颗航天器,其中约有 90% 都是人造卫星,而这些航天器大部分都分布在距离地表 300km~1000km 的近地轨道上。而在这些航天器完成工作任务、寿命到期后,它们就会在万有引力的作用下不断脱离原本运行的轨道,因轨道衰减而逐渐向地球靠拢,最终在进入大气层的过程中焚毁殆尽。
 
  具体而言,航天器从进入大气层到最终解体总共分为三个步骤:大型设备的分离解体、航天器的解体、碎片烧尽。结合地面测控系统和对进入大气层航天器的参数了解,我们是可以对这些重返地球的“小家伙”的轨道进行粗略的测量和掌控的。
 
  1、大型设备的分离解体
 
  目前国际公认的大气层的高度为距离地球表面 100 公里的卡门线,而当坠落的航天器开始降到这一高度时,安装在航天器外部的太阳电池板、大型天线等设备就会开始被逐渐浓厚的大气所阻隔撕扯。在强大的阻力和剧烈的气动摩擦中,上述这些部件会从航天器的主体结构上不断脱落,不过,值得注意的是,这些部件绝大部分最终都不会降落到地面,它们的结局就是在大气层中被烧蚀掉。
 
  2、航天器的解体
 
  随着坠落航天器高度的进一步降低,在到达距地面约 80 公里的高空时,剩余的航天器收到气动摩擦和气动热的作用会越来越明显,在高温和大气阻力的双重作用之下,航天器的主体将会发生严重的解体,内外部设备将会分离,解体后的碎片会在坠落的过程中被持续地烧蚀加热。如果航天器在经历这一阶段的过程中依然携带有剩余的燃料,那么由此引发的爆炸将会进一步加快航天器的解体和燃烧的速度。
 
  图丨欧空局的ATV货运飞船进入大气层解体图丨欧空局的ATV货运飞船进入大气层解体
 
  3、碎片烧尽
 
  解体后的航天器碎片继续下落,它们继续受到气动热和气动力的双重作用而不断燃烧融化,其中绝大部分都会在到达地表之前消耗殆尽,不会对人类产生影响。只有两类碎片最终会落在地面上,一是少量难以被烧蚀掉的部件;二是一些质量较小的碎片,它们在烧尽前就已经将速度降到很低,最终飘落到地面。
 
  相比较于此前 15——20 吨的礼炮系列空间站、美国 77 吨的天空实验室以及 140 吨的和平号空间站,这次坠落的天宫一号重量约 8.5 吨,称不上什么“庞然大物”,所以就更不会对人类造成什么危害或影响了。
 
  图丨和平号空间站图丨和平号空间站
 
  事实上,从 20 世纪 60 年代到现在,共计约有 15000 吨以上的航天器残骸坠落回地球,但从未伤害到人口密集地区的居民。历史上坠落残骸距离人类最近的一次还算得上是 1997 年美国火箭的第二机碎片坠落,当时是与俄克拉荷马市的 Lottie Williams 擦肩而过,所幸并没有击中,当事人也没有受伤。
 
  根据粗略的估算,普通人一生中被雷劈的可能性是 1.2 万分之一,在流星雨爆发的时间段,每小时约有 1000~20000 颗陨石落向地球,在这种情况下,普通人被 200g 以上的陨石砸中的概率只是 7 亿分之一,而相较之下,普通人被天宫一号这样的航天器碎片所击中的概率仅有大到一百万分之一,小到一万亿分之一,简直是比中彩票的几率还要渺茫。
 
  砌筑天宫
 
  1992 年 9 月,我国确定了载人航天“三步走”的发展战略:
 
  第一步,发射载人飞船,建成初步配套的试验性载人飞船工程,开展空间应用实验;
 
  第二步,突破航天员出舱活动技术、空间飞行器的交会对接技术,发射空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题;
 
  第三步,建造空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。
 
  随着神舟五号和神舟六号飞行任务的成功,标志工程第一步任务目标的实现。而神舟七号飞行任务的成功,标志着我国掌握了航天员空间出舱活动关键技术。
 
  图丨神舟5号中的杨利伟图丨神舟5号中的杨利伟
 
  2011 年 9 月 29 日 21 时 16 分 03 秒,天宫一号目标飞行器从酒泉卫星发射中心发射升空,在在轨运行的 1630 天里,天宫一号不但完成了既定使命任务,还超出原本两年的设计寿命,实际在轨四年半,超期服役并开展多项拓展技术试验。2016 年 3 月 16 日,天宫一号目标飞行器正式终止数据服务,全面完成了历史使命。
 
  作为我国首个自主研制的载人空间试验平台,天宫一号全长 10.4 米,最大直径 3.35 米,内部有效使用空间约 15 立方米。2011 年 11 月 3 日,天宫一号与神舟八号飞船成功完成我国首次空间飞行器自动交会对接任务,并进行了二次自动交会对接。在此之后,天宫一号出色地完成了与另外两艘神舟飞船 4 次交会对接的使命。
 
  天宫一号与神舟八号和神舟九号交会对接任务的成功,标志着我国突破和掌握了自动和手动控制交会对接技术,成为世界上第三个独立掌握航天器空间交会对接技术的国家;神舟十号飞行任务是工程第二步第一阶段任务的收官之战。
 
  图丨天宫二号图丨天宫二号
 
  2016 年 9 月 15 日 22 时 04 分 09 秒,我国又发射了天宫二号空间实验室,这也是中国第一个真正意义上的空间实验室。空间实验室是开展空间试验活动的载人航天飞行器,在规模上要小于空间站,是空间站的雏形。天宫二号采用实验舱和资源舱两舱构型,全长 10.4 米,最大直径 3.35 米,太阳翼展约 18.4 米,重 8.6 吨,设计在轨寿命 2 年。2016 年 10 月 19 日 3 时 31 分,神舟十一号飞船与天宫二号自动交会对接成功。
 
  由于天宫一号和天宫二号的优异表现,我国已经取消了原本将发射的天宫三号计划,准备直接建造“天宫”空间站,而前不久首次对外曝光的空间站核心舱则是我国载人航天“三步走”战略的第三步——建造空间站的关键起点,这个核心舱一共布了 300 多个传感器,测量 900 多路信号。根据了解,中国空间站整体呈 T 字构型,由一个核心舱和两个实验舱组成,每个舱的重量都在 20 吨以上,它可以同时对接两艘载人飞船(“神舟”号飞船)、一艘货运飞船(“天舟”号飞船)。