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天宫一号目标飞行器再入大气层
记者2日从中国载人航天工程办公室了解到，经北京航天飞行控制中心和有关机构监测分析，4月2日8时15分左右，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。（完）
早前报道：天宫一号重回地球 将化身流星雨划过天空 【环球时报驻德国、日本特约记者 青木 蓝雅歌 任重 柳玉鹏】“中国目标飞行器重回地球倒计时!”据中国载人航天工程办公室官网报道，天宫一号预计北京时间4月2日再入大气层，届时它“不会像科幻电影中描述的那样，恶狠狠地砸向地球，而是在奔向地球的过程中，化成一身绚烂，划过美丽星空”。 2011年9月，天宫一号在酒泉卫星发射中心成功发射，此后就成为中国航天员的“太空之家”，在那里神舟九号、神舟十号航天员创造了诸多首次——首次手控交会对接、女航天员首飞、首次太空授课等。2013年6月，中国国家主席习近平亲临北京航天飞行控制中心，与天宫一号里的航天员实现天地通话。 2016年9月从中国酒泉航天发射场发射了天宫二号，如今，天宫一号已经完成了它的历史使命。它为建造中国空间站积累了宝贵经验。 美国新泽西新闻网3月31日提醒说，如果太空足够慷慨，将天宫一号的一片碎片落到您家后院里，千万别摸。从太空经过大气层的任何东西表面都可能有毒，而且可能有锋利的边缘。此外，不要试图将天宫一号的碎片据为己有，根据1967年《外层空间条约》，不管一国碎片坠落到哪里，在人家没说不是自己的之前，都是属于这个国家的。“事实上，这些碎片是有科学价值的，因为它们能够说明航天器由哪些材料制成。”俄罗斯航天研究院院士纳萨连科3月31日对俄《生意人报》说：“此前，美国的专家曾到阿根廷和智利，收集了美国坠落的航天器碎片，并将它们带回美国。” 航空航天公司分析师穆尔哈特4月1日对美媒说，天宫一号再入大气层受到广泛关注，可能与曾经热播的影片《地心引力》有关。电影中的主人公宇航员布洛克就曾进入天宫一号。他说，“如果我预测到它将从我的头上从天而降，我会带着相机出去观看这场秀。天宫一号划过天际，那会是很棒的景象。”根据粗略的估算，在流星雨爆发的时段，每小时约有1000—20000颗陨石落向地球，科学家预测，天宫一号再入地球时，将化身一场绚烂的流星雨。这篇报道称，不用担心中国的太空飞行器碎片，人们可以好好享受复活节周末，如果对复活节彩蛋厌倦了，不妨追踪“天宫一号流星雨”。 完成历史使命！ 天宫一号今天绚烂谢幕 作为中国空间站的原型模块，天宫一号再入地球引发全世界的高度关注，与之前一些外媒渲染“中国飞行器碎片威胁”相比，这两天西方主流媒体的报道更加科学，甚至带有欣赏的意味。悉尼大学航空航天学院空间工程执行总监霍姆斯对澳大利亚广播公司说：“你今天穿过悉尼的一条马路被汽车撞倒的可能性比被天宫一号击中的可能性大得多。但是你倒是有机会当它在天空中划过时向它挥手告别。” 据中国载人航天工程办公室4月1日发布，4月1日8时，天宫一号运行在平均高度约167.6公里的轨道上，预计北京时间4月2日再入大气层。欧洲航天局3月31日也重新给定了天宫一号坠入大气层的时间段，为格林尼治时间星期日下午到星期一早上。他们解释称，目前平稳的太空环境是导致天宫一号向地球坠落速度放缓的原因。碎片可能落入北纬42.8度和南纬42.8度之间的区域。最终坠落时，碎片将分布在一条长数千公里、宽数十公里的地带内，其中绝大部分是无人区。根据估算，被天宫一号碎片砸中的概率大约相当于同一个人在一年内被闪电击中两次的概率。
“用不着担心”，《纽约时报》3月31日报道说，太空碎片专家称，你本人遭到太空金属袭击的概率基本为零——不到万亿分之一。即使更大的航天器坠落时也没有伤害到人。美国第一个空间站“天空实验室”1979年坠毁时，碎片落在了西澳大利亚，但没有引发任何事故。“哥伦比亚”号航天飞机2003年重返大气层时发生解体，7名宇航员不幸遇难，但地面上没有人受伤。目前已知仅有一人曾被太空碎片击中——1997年，一枚被认为是来自“三角洲2号”火箭的6英寸金属片擦过美国俄克拉荷马州塔尔萨市一名女子的肩膀，但她也没有受伤。 英国广播公司(BBC)4月1日称，天宫一号是史上失控坠落物体中重量排名约在第50位的物体。英国《每日邮报》称，过去60多年来，有约6000个失控的太空飞行器落回地球，相比8.5吨的天宫一号，苏联的“礼炮”空间站、美国的“阿波罗”飞船指令舱的重量都超过10吨，而美国“天空实验室”更是重达74吨。
欧洲航天局下属的太空碎片办公室正负责协调包括中国航天局在内的各国相关机构和专家共同监视、预测天宫一号再入大气层。日本内阁官房长官4月1日表示，天宫一号伤及日本的可能性很小，但政府为了国民安全，也与相关部门联合进行情报搜集分析等。
天宫一号预计明天坠毁，砸中人的概率是一万亿分之一
失效航天器都是在大气中烧毁的，少数会有碎片，但从来没有砸到过人。 世界协调时4月1日21时30分，北京时间4月2日5时30分，这是北美防空司令部预测的中国飞船“天宫一号”再入大气层的时间，地点估计是在南半球的智利附近。其他机构的预测也在这个时间点附近，误差大约在24小时以内。 过去半年至一年，包括中国航天飞行控制中心，欧空局，北美防空司令部等机构都在追踪天宫一号的的飞行轨迹，因为它自从2016 年3 月21 日设备失效任务结束之后，在近地轨道稀薄大气的影响下，坠入大气层烧毁是注定的，也是所有失效航天器的固定销毁步骤。 在过去一个月内，国际航天机构都发布了多次预报通报天宫一号的坠落路径。欧空局多次通告称，天宫一号将在3 月底4 月初以不受控状态再入大气层。欧空局旗下的研究机构利用TIRA 雷达生成了天宫一号的雷达图像，显示它正在不断旋转的状态飞行，事实上失去控制。
欧空局拍摄的天宫一号雷达图像 中国航天部门避开了“不受控”这个描述，在声明中表示天宫一号的任务在2016 年超期完成之后结束，正在按计划再入大气烧毁，也给出了4 月初的再入预测时间。实际上，在燃料和电力耗尽之后，天宫一号事实上是以不受控的方式飞行的，不过这个规模的飞船理论上会在大气中完全焚毁，剩余碎片击中地面人员是数学上的小概率事件。实际上过去有几万个航天器再入大气层，一个砸中人的都没有。 天宫一号的主要功能是测试对接技术，这是建设太空站必要的 天宫一号是中国于2011 年9 月29 日发射的大型飞船，中国称为“目标飞行器”，因为它的主要功能就是在轨飞行，可以简单理解成小型的太空站。2011、2012、2013 年，中国分别发射了神州八、九、十号飞船，先后与天宫一号对接，验证了轨道对接技术，宇航员也从神舟飞船进入了天宫一号，执行了太空授课等任务。
天宫一号和神舟飞船对接的模型/Wikipedia 轨道对接是在太空中建设长期运行的太空站的必要技术。目前全世界能够将人送进近地轨道的飞船系统有中国的“神舟”系列和俄罗斯的“联盟-TM”系列飞船，它们都是卡车大小的小型飞行器，设计在轨时间一般约为一周。这种飞船空间比较小，主要功能是运输，不具备人员驻扎在太空的条件。 目前外层空间唯一有常驻人类的空间站，是美国、欧洲、俄罗斯、日本等多个国家联合建设运营的国际空间站，呼号ISS。在过去，曾有美国的“天空实验室”，苏联的“礼炮”“和平号”等多个空间站在太空运行，其中“和平号”在轨运行15 年，是国际空间站发射之前唯一长期运行的太空站。 能够满足长期住人的功能，是空间站和飞船的核心区别。在空间站上，必须有完整的空气、废水循环系统，还需要具有足够大的空间将船员工作、睡觉和私人时间分开，以及必须有附加的洗浴、卫生设备，还得有足够的空间存储水和食物。
“和平号”空间站/Wikipedia 同时，太空站的对接舱口需要对接载人飞船和货运飞船，完成人员更替、食品和水的运输、垃圾的卸载、轨道维持等等功能。 目前，中国发射了天宫一号和二号两个“目标飞行器”，计划在2018 到2020 年之间发射一个类似的“天和”核心舱，未来在这个基础上对接更多舱室，建设有人常驻的“中国空间站”。 和平号空间站退役之后，也是再入大气层烧毁的 1986 到2001 年之间，地球轨道上唯一运行的长期有人空间站是苏联/俄罗斯的“和平”号。从1986 年核心舱发射开始，和平号是分成很多次发射，在太空中各个舱室像搭积木一样对接，最终形成完成功能的。 和平号空间站在1996 年完成7 次发射之后，建设完成重129 吨，长宽高在20 到30 米之间，相当于6 到10 层楼；内部加压舱室350 立方米，相当于一套120 平方米使用面积民房的全部内部空间。和平号可以支持3 名远征队员常驻，最高可以短期驻扎6 人。 在这期间，和平号使用“联盟”号和美国的航天飞机运送人员，利用“进步”号货运飞船运送货物和卸载垃圾。 目前在轨运行的“国际空间站”作为和平号的接替者，比和平号更大更完善。2011 年建设完成之后，国际空间站重419 吨，宽度超过100 米，加压舱930 立方米，几乎相当于三个和平号那么大。功能也远比和平号更完善。
建设完成的国际空间站/Wikipedia 和平号原来计划的使用寿命是5 年，在获得国际合作之后多次延长，最终决定2000 4 月4 日最终任务结束之后，在受控状态下再入大气烧毁：和平号太大了，没办法保证在再入大气的过程中完全焚毁，为了避免伤及地面人员，最后一艘“进步-M”货运飞船充当减速火箭，多次点燃推进器降低和平号的轨道。在2001 年3月23日UTC 时间05:08 分点燃发动机22分钟持续减速，最终让它在UTC 时间5 点44 分于人烟稀少的南太平洋上空再入，可能产生的碎片坠入大海。
和平号再入时的燃烧的轨迹/Wikipedia 天宫一号体积较小，大概率会在大气中烧干净 天宫一号重8 吨，长10 米，接近一辆载重卡车的大小。理论上来说，比它重16 倍的和平号都可以燃烧殆尽，天宫一号的产生碎片额概率很小。 事实上，航天器再入大气层最难的部分就是如何保证不烧掉。 以地球来说，大气层是绝佳的保护层。进入地球大气的绝大部分物体都会在大气阻力和空气动力加热下破碎成碎块，加速燃烧成灰烬。肉眼可见的流星，就是在大气中燃烧的陨石留下的痕迹。 对于人造物体而言，因为发动机等结构可能比天然物体更为致密，统计结果显示，重新进入的卫星中大约10-40％ 的物体质量可能会到达地球表面。但因为地球表面积大部分是水，又有相当一部分陆地区域人烟稀少，一个人被人造物体砸中的概率小于1 万亿分之一。 如果人类需要一个航天器平安抵达地面，比如弹道导弹弹头、载人飞船、科研飞船返回舱等，需要一系列技术手段来完成。
冷战时期美国洲际导弹的双曲线锥体弹头外壳/Wikipedia 以弹道导弹为例，当一枚导弹发射进入太空，经过飞行抵达攻击目标附近，经过火箭发动机的调整就会以几乎垂直的角度进入大气。导弹的弹头会设计成双曲线锥体，用来尽量避免大气的影响，同时采用塑料、树脂、碳纤维等隔热材料保护，保证它能穿过大气，达到攻击地点。 以载人飞船为例，再入大气的技术手段就复杂一些。载人飞船的体积比弹道导弹的弹头更大，除了要保证它不在大气中烧毁，还需要设计成空气动力学外形，利用大气减速，以保证在接近地面的时候足够慢，以打开降落伞最终落地。
NASA 猎户座飞船再入的艺术图 一般的载人飞船，比如神州和联盟号都是罐装的船体，底部会安装碳纤维、树脂做成的烧蚀材料，同时做成特殊的形状。再入大气时，飞船会以特定的角度进入大气，保证大头朝上的状态来减速。电影《地心引力》的最后，有载人飞船返回舱返回地面的详细镜头，同时可以看到其他没有设计返回功能的舱段在大气中烧毁的场景。 最特殊的是美国的航天飞机。航天飞机比一般的飞船大的多，它除了在底部安装热保护瓦片之外，还需要以大气切线方向呈-5.5 到6.9 度的精确角度进入大气，航天飞机会用底部面对空气，机头上扬，像打水漂一样划过天空。 大型航天器会有碎片落在地面，但目前没有砸到过人 人类历史上发生在再入阶段最严重的航天事故是哥伦比亚号航天飞机，2003 年2 月1 日，美国哥伦比亚号航天飞机在执行完成STS-107 任务之后，返回地面时失事。 在1 月16 日发射时，燃料箱上一片泡沫脱落，砸中了机翼上的隔热瓦导致损坏。正常发射中，这种泡沫通常都会脱落，但从未发生过损坏航天飞机的事故。 当2 月1 日任务结束时，航天飞机在美国东部时间8 点15 分脱离轨道开始再入。8 点48 分，左翼前缘上传感器记录了过高的温度：在正常情况下，隔热瓦外表面在空气动力学加热下会达到1370 摄氏度的高温，但机身的铝合金结构会被隔热瓦保护。但损坏的隔热瓦导致炽热的气体进入机翼结构。 8点53分，航天飞机抵达美国西海岸，距地面70 公里，时速超过23 倍音速，此时机翼温度超过1540 摄氏度。地面有人看到航天飞机上有碎片开始掉落。 8点54分到8点59分，地面有人陆续看到有很多的碎片掉落，同时航天飞机机身上出现了不同寻常的闪光。正常情况下，航天飞机会以明亮的红炽状态进入大气，但是亮度稳定。同时航天飞机的传感器开始出现度数异常。 8点59分32秒，地面指挥中心接收到了来自宇航员的最后一声通信，任务指挥官只说了一句“收到”，之后信号消失。之后航天飞机的主液压系统开始报错，飞机开始不可抑制的偏航。 9点00分开始，地面开始观察到航天飞机从头部开始解体，变成大量的碎块。理论上来说，宇航员在这之后还能生存几十秒，但一切都无济于事了。9点05分航天飞机发出一声巨响化作更多碎片。
哥伦比亚号在STS-107 任务后解体坠毁/USA Today 最终，哥伦比亚号和7名宇航员变成了40000多个碎片，落在美国境内。碎片没有造成地面伤亡。哥伦比亚号产生大量碎片的原因，在于它功能完好的穿过了高层大气，飞机解体发生在70 公里以下的范围，这时飞机的时速已经从最高的23 倍音速降低至20 倍音速以下，大气的动力燃烧效果已经变弱。 目前，天宫一号因为不受控，坠落的时间将完全取决于它与高层大气的对抗。北美防空司令部预测，它会在北京时间4 月2 日5 时左右在智利海岸附近开始再入；欧空局的预测时间更晚，称会在北京时间4月2日12时左右，于澳大利亚东海岸附近开始再入。
北美防空司令部对天宫一号再入的轨道预测
届时，地面应该会观察到再入的光芒。目前预测的区域都位于南半球，中国境内不可见。但如果天宫一号在北半球再入，轨道会接近中国领空，届时发出的光芒可能能被肉眼观察到。  |
