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刚刚,天宫一号坠落了,而中国空间站即将腾飞

来源:DeepTech深科技 责任编辑:且听风吟 发表时间:2018-04-03 12:12 

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

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

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。

图丨Lottie Williams和与她擦肩而过的碎片

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。

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