不辱使命 天舟二號(hào)“回家”(筑夢(mèng)“太空之家”——中國空間站建設(shè)記 )
中國空間站將再次迎來“換班”——3月31日，天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船圓滿完成各項(xiàng)既定任務(wù)，實(shí)施受控離軌再入大氣層，回到地球懷抱。天舟二號(hào)的返回意味著神舟十三號(hào)即將返航、天舟四號(hào)蓄勢(shì)待發(fā)，2022年中國空間站建設(shè)的系列飛行任務(wù)將拉開帷幕。
展現(xiàn)中國航天大國擔(dān)當(dāng)
自2021年5月29日發(fā)射升空以來，天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船在軌飛行總天數(shù)超過300天。3月31日再入大氣層后，飛船的絕大部分器件被燒蝕銷毀，少量殘骸落入南太平洋預(yù)定安全海域。
什么是“受控離軌”和“再入大氣層”？據(jù)中國航天科技集團(tuán)五院天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船設(shè)計(jì)師介紹，低軌道上的衛(wèi)星或其他航天器壽命末期在大氣阻力或控制系統(tǒng)作用下，軌道逐漸降低，當(dāng)降低到100千米—120千米左右的高度時(shí)，在氣動(dòng)力作用下，軌道高度迅速降低，氣動(dòng)作用加劇，此時(shí)可以認(rèn)為航天器再入大氣層。隨后，低軌航天器以每秒8千米的速度快速飛行，在氣動(dòng)熱和氣動(dòng)力的雙重作用下逐步解體、二次解體和燒蝕。
對(duì)完成任務(wù)的在軌航天器實(shí)施離軌操作是國際慣例。此前，和平號(hào)空間站、美國空間實(shí)驗(yàn)室、歐洲自動(dòng)轉(zhuǎn)移飛行器(ATV)等均通過這種方式脫離軌道并隕落于安全區(qū)域。天舟二號(hào)實(shí)施離軌操作可減少空間碎片的數(shù)量，避免對(duì)在軌航天器和地面產(chǎn)生危害，為全球空間碎片環(huán)境治理發(fā)揮重要作用，避免占用軌道資源。
據(jù)介紹，一般而言在軌航天器撞上10厘米以上的空間碎片會(huì)極其危險(xiǎn)，空間碎片經(jīng)常讓飛馳的航天器被迫采取變軌措施避撞，有時(shí)甚至?xí)?yán)重影響在軌飛行任務(wù)。而空間碎片的治理非常困難，在400千米高度的近地軌道上，空間碎片往往需要幾年甚至十幾年才能逐漸離軌消失。
“天舟二號(hào)任務(wù)期滿后按照國際慣例實(shí)施離軌操作，是中國航天履行大國責(zé)任和擔(dān)當(dāng)、樹立負(fù)責(zé)任大國形象的重要選擇。”航天科技集團(tuán)五院天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船總體主任設(shè)計(jì)師楊勝說。
為空間站運(yùn)營奠定基礎(chǔ)
天舟二號(hào)是中國空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段發(fā)射的首艘貨運(yùn)飛船，也是中國空間站貨物運(yùn)輸系統(tǒng)第一次應(yīng)用性飛行。作為世界上運(yùn)貨能力最強(qiáng)的貨運(yùn)飛船，天舟二號(hào)為空間站送去了6.8噸補(bǔ)給物資，其中既有航天員生存消耗的物品和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，還有用于天和核心艙的推進(jìn)劑等。
在軌飛行期間，天舟二號(hào)可謂“功勛卓著”——先后與天和核心艙進(jìn)行了4次交會(huì)對(duì)接，并按計(jì)劃完成了飛船繞飛、機(jī)械臂轉(zhuǎn)位艙段驗(yàn)證、手控遙操作交會(huì)對(duì)接等多項(xiàng)拓展應(yīng)用試驗(yàn)，為空間站未來的正常運(yùn)營奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
去年5月發(fā)射升空后，天舟二號(hào)與天和核心艙交會(huì)對(duì)接，驗(yàn)證了自主快速交會(huì)對(duì)接技術(shù)。這一技術(shù)不僅能縮短航天員在飛船狹小空間中滯留的時(shí)間，也可以保證貨物盡快送達(dá)空間站。而在神舟十二號(hào)載人飛船成功發(fā)射并與核心艙對(duì)接后，核心艙、貨運(yùn)飛船與載人飛船首次形成了三艙結(jié)構(gòu)組合體。
在神舟十二號(hào)完成任務(wù)返回地球后，天舟二號(hào)通過全自動(dòng)繞飛技術(shù)，從天和核心艙后端對(duì)接口轉(zhuǎn)移到前向?qū)涌?，同時(shí)驗(yàn)證了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，保證了核心艙與神舟十三號(hào)對(duì)接時(shí)的穩(wěn)定性。
今年1月8日，神舟十三號(hào)航天員乘組在地面科技人員的密切協(xié)同下，在空間站核心艙內(nèi)采取手控遙操作方式，完成了天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船與空間站組合體交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)，驗(yàn)證了無人來訪飛行器自動(dòng)交會(huì)對(duì)接的備份手段。此外，在神舟十三號(hào)航天員乘組在軌期間，天舟二號(hào)還配合機(jī)械臂和航天員完成了機(jī)械臂轉(zhuǎn)位貨運(yùn)飛船等技術(shù)的驗(yàn)證，為后續(xù)空間站在軌組裝建造積累了經(jīng)驗(yàn)。
“神十三”航天員中旬返回
天舟二號(hào)的返回，意味著“出差”半年的神舟十三號(hào)也即將回歸。據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，在軌飛行的神舟十三號(hào)航天員乘組正在進(jìn)行飛船返回各項(xiàng)準(zhǔn)備，計(jì)劃于4月中旬返回地面。
2021年10月16日，航天員翟志剛、王亞平、葉光富搭乘神舟十三號(hào)載人飛船進(jìn)入天和核心艙，成為入住中國空間站的第二批航天員。160余天的太空飛行中，3名航天員在地面科技人員支持下，圓滿完成了2次出艙活動(dòng)、2次“天宮課堂”太空授課活動(dòng)，開展了多項(xiàng)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)與應(yīng)用項(xiàng)目。王亞平成為中國首位進(jìn)行出艙活動(dòng)的女航天員，航天員首次在軌通過遙操作完成貨運(yùn)飛船與空間站對(duì)接，飛行乘組創(chuàng)下了中國航天員連續(xù)在軌飛行時(shí)長新紀(jì)錄……
神舟十三號(hào)載人飛行任務(wù)期間，中國航天員首次太空跨年、首次在太空過春節(jié)。在地面支持下，飛行乘組利用工作訓(xùn)練間隙參加了元旦“京港澳天宮對(duì)話”活動(dòng)，舉辦了中國人首次天宮畫展，與青少年開展天地互動(dòng)交流，進(jìn)行了別具特色的科普教育和文化傳播活動(dòng)。
今年是中國載人航天工程立項(xiàng)實(shí)施30周年，也是空間站建造決戰(zhàn)之年。按照載人航天工程總體規(guī)劃，今年中國將組織實(shí)施問天艙、夢(mèng)天艙、貨運(yùn)飛船、載人飛船等6次飛行任務(wù)。其中，天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船將率先發(fā)射，隨后神舟十四號(hào)載人飛船將帶著第三批航天員入住中國空間站。今年年底，中國空間站將完成建造，進(jìn)入運(yùn)營階段。
劉 峣