北京时间3月31日18时40分,天舟二号货运飞船再入大气层,飞船绝大部分器件被烧蚀销毁,少量残骸落入南太平洋预定安全海域。
天舟二号是我国天舟系列货运飞船第一次应用性飞行,从2021年5月29日至再入大气层,在轨飞行十个月时间,圆满完成了全部的既定任务。天舟二号作为货运飞船,不仅为神舟十二号飞行任务运送了6.8吨物资至空间站,还完成了多次关键技术验证任务。
在轨期间,天舟二号先后与空间站核心舱组合体进行了4次交会对接,按计划完成了飞船绕飞、机械臂转位舱段验证、手控遥操作交会对接等多项拓展应用实验。
那么天舟二号完成使命之后,为什么要再入大气层并烧蚀销毁在太平洋上空呢?难道不能回收利用吗?或者干脆留在太空不行吗?
1、天舟二号到底有多牛!
天舟二号是我国天舟系列第一艘正式用于空间站补给的无人货运飞船,整船总长度为10.6米,舱体最大直径为3.35米,太阳能电池板展开后的最大宽度约为15米。
其中货物舱柱段的长度为4米,上行货物装载空间超过21立方米。飞船的最大上行载货量高达6.9吨,总重为13.5吨,推进补加能力达到了2.1吨。
与国外同类现役货运飞船相比,天舟二号的上行能力强大,载货比(最大载货量与满载时货运飞船总重量之比)高。
简单对比一下其他国家同类型货运飞船的情况就知道天舟二号的优势所在了:
在上行物资能力方面:现役的俄罗斯“进步M1号”货运飞船的上行能力为3.2吨;美国“天鹅座”改进型货运飞船的上行能力是3.5吨;已经退役的欧空局自动转移飞行器ATV的上行能力能达7.67吨,但是它在满载情况下的重量非常大,超过20吨。
在载货比方面:“进步号”系列飞船为0.43,ATV为0.37,天舟货运飞船为0.48,“天鹅座”货运飞船为0.66。虽然“天鹅座”的载货比最高,但是它不能在轨进行推进剂补加和自主交会对接,而这些功能天舟二号全部具备。
另外,作为新一代的货运飞船,天舟货运飞船有着很多创新之处:
首先,天舟货运飞船是面向空间站建造和运营物资运输补给任务全新研制的载人航天器,上行载货比、货物运输、推进剂补加等综合能力比肩甚至优于国际现役货运飞船。
第二,突破了推进剂补加技术,这也是实施我国空间站组装建造和运营的关键技术之一。
第三,以天基测控体制为主的原则进行设计,实现了关键事件全程跟踪测控、在轨异常及时监测处置,减少了对陆基测控站和海基测量船的依赖。
第四,具备自主快速交会对接能力,采用自主导引模式,完全依靠船上设备导航和控制,在6.5小时内自主规划、多次变轨实现交会对接。
2、天舟二号为什么要坠毁?
2021年5月29日20时55分,经历了两次延迟的天舟二号终于成功发射,满载重6.8吨160多个包裹的物资,于8个小时之后追上天和核心舱,抵达天宫空间站。
2022年3月31日18时40分,完成全部既定任务的天舟二号货运飞船,在受控状态下再入大气层,与空气产生剧烈摩擦,大部分器件被烧蚀销毁,在南太平洋上空烟消云散。
那么天舟二号为什么一定要坠毁呢?难道不能回收重复使用吗?我们来看下具体的原因:
1、已经完成使命
天舟二号货运飞船的设计寿命是1年,已经在轨飞行十个月,并且完成了全部的既定任务,也就是说天舟二号的使命已经完成,没有必要再留在空间站组合体,它要为后续的天舟四号以及神舟十四号的发射腾挪位置。
2、节约成本
货运飞船再入大气层之后,以超高速快速坠落,与空气剧烈摩擦,表面的温度会高达2000℃,想要返回地面的话,表面必须要涂上隔热材料,这些材料的成本非常昂贵。
另外,飞船返回地球之后,还要派遣地面搜寻部队进行搜寻,这需要投入大量的人力物力,而且搜寻回来的天舟二号也无法再重新利用,因为它的设计寿命是一年时间。
3、不具备回收功能
其实天舟二号不回收,主要是因为它不具备回收功能,这样设计可以最大化运载能力。我国天舟系列货运飞船货运能力是俄罗斯进步M货运飞船的3倍,是SpaceX龙飞船的2倍,可以说天舟系列货运飞船是现役世界上货运能力最强的货运飞船。
我们拿龙飞船来举举例,龙飞船是目前世界上唯一能够回收并再次使用的货运飞船。为了满足回收能力,龙飞船把大量的载荷用在了返回元器件上,这让它的上行运载能力只有3.3吨左右,还不到贴天舟二号的一半。
所以说,天舟二号已经完成了全部任务,也即将达到使用年限,而且还不具备回收功能,为了节约成本,我们选择将其坠毁在大气层中。
3、为啥不继续留在太空?
天舟二号既然不能再使用,也无法回收,那么为啥不让它留在太空呢,这样不是连再入大气层的成本都可以省去了吗?
其实按照国际惯例,货运飞船完成任务之后,一般都要再入大气层,除了龙飞船这种可以回收并重复使用的货运飞船,其他的都要焚毁在大气层中。
一般而言,超过10厘米的空间碎片对在轨航天器来说,一旦撞上就是灭顶之灾。这些空间碎片,经常让飞驰的航天器不得不采取变轨措施进行避让,来确保自身安全,有时会严重影响在轨飞行任务,甚至导致任务失败。
天舟二号撤离空间站后,如果没有再入大气层,那么它将在近地轨道长期保持高速飞行,随着时间的推移,会解体为成千上万个太空碎片。这会给飞行在那里的航天器带来严重的威胁,甚至会威胁到空间站的长期正常运行。
所以说天舟二号在受控状态下撤离轨道,即可以减少空间碎片的数量,又可以为全球空间碎片环境治理发挥重要作用,避免占用轨道资源,这是中国航天履行大国责任和担当的体现。
4、结语
2022年是我国载人航天工程立项30周年,也是我国空间站任务的致胜之年。神舟十三号返回之后,技术团队会对关键技术验证阶段做一个整体评估,结果满足要求之后,我国空间站将转入建造阶段。
按照计划,载人航天工程今年将实施6次发射任务,并于今年底完成空间站的建造任务,之后将投入正式运营阶段。天舟二号已经完成了它的使命,它燃烧了自己,却照亮了中国载人航天事业的下一站!
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