天宮一號離軌重返地球，會“擊中”我們嗎？

出品：科普中國

建造：太空精釀

監制：中國科學院計較機收集信息中間

編者按：

2011年9月29日，天宮一號發射當作功。在軌時代的各種“豪舉”，打破了自上宿世紀60年月以來，蘇美兩國在全宿世界對載人航天對接手藝近50年的壟斷。

自2016年起我國中止數據毗連后，天宮一號進入最終返回地球階段，估計將在2018年2月份前后返回地球。

天宮一號的“墜毀”對我們的糊口有威脅嗎？有可能“擊中”城市嗎？這么說吧，“人類航天已經開展了60年，還從未呈現過一例在軌航天器返回地球時造當作人員傷亡的案例。天宮一號造當作損掉的概率應該還遠低于你持續隨機買號而連中彩票頭獎的概率。”

自2015年起，彼時已在軌4年的天宮一號就不竭被各路“媒體”襯著要墜毀甚至可能“擊中”某些主要城市。直到比來剛曩昔的2018年元旦，又來了一波新的宣傳攻勢。只能說，這個“高級謠言”其實是過分精美，差一點就能讓人相信了。謠言止于智者，就讓我們來好好解讀下吧。

某外媒襯著的天宮一號可能墜落區，其實就是天宮一號軌道（傾角43°）的運行地面軌跡

1.天宮一號的輝煌

天宮一號是我國2011年9月29日發射升空的第一個方針飛翔器（嘗試性空間站），它也標記著我國迎來載人航天工程第二階段的最猛進展：“沖破航天員出艙勾當手藝、空間飛翔器的交會對接手藝。”

天宮一號方針飛翔器 @中國航天科技集團

也就是說，天宮一號的定位本家兒如果作為方針飛翔器辦事于后續的神舟飛船，實現手藝驗證。

2011年11月3日，天宮一號與無人飛船神舟八號當作功對接，實現中國初次無人航天器交會對接，14日再次當作功。中國沖破了地面節制下的航天器交會對接手藝。

2012年6月18日，與載人飛船神舟九號當作功對接，這是中國初次載人航天器交會對接，28日再次對接。中國沖破了航天器主動交會對接和航天員手動節制下的交會對接手藝。

持續51分鐘直播狀況的太空講課，要知道天宮一號接近90分鐘就環繞地球一周，當它相對于我們“躲在”地球背后時，實實際時通信的手藝可不簡單

2013年6月13日，與載人飛船神舟十號當作功主動對接，隨后再次實現手動對接。當然此次試驗最年夜的當作就之一是王亞平的空間講課直播，周全揭示了中國的天鏈通信手藝。

2.天宮一號有多主要？

時任中共中心總書記胡錦濤等全數九位中心政治局常委，全程不雅看了天宮一號發射過程，溫家寶總理還特地來到了火箭發射基地現場不雅看。

手藝方面，就這么說吧，天宮一號在載人航天對接手藝上的沖破，打破了蘇美兩國自上宿世紀60年月以來在全宿世界近50年的壟斷。中國甚至仍是全球第二個能實現空間講課的國度，這所需的天鏈通信乍聽起來簡單，但今朝只有美國和中國玩得動。

竣事了神舟十號使命今后，天宮一號的所有方針就已全數告竣，沒有進一步的放置，這也合適它預先設計的僅兩年的壽命（2013年末竣事）。可是天宮一號超期服役到了2016年3月才正式頒布發表間斷數據毗連。天宮一號將會逐漸墜回地球。彼時，天宮二號即將發射（2016年9月15日），中國起頭全力籌辦新使命。

可以說，天宮一號年夜年夜超出了預期，是中國載人航天汗青上劃時代的豐碑。

但不成否定，今朝的天宮一號簡直是個被棄用的航天器殘骸，固然我們心里不肯意認可，但它此刻的狀況更接近于一個名詞：太空垃圾。

地球上方太空碎片藝術結果圖 @ESA

一般來說，繞地球飛翔的無用人造物體都是太空垃圾，具體有良多種。

·航天發射勾當丟棄的負重：好比多級火箭的第二級、第三級、上面級等，它們不像在火箭發射過程中前10多分鐘內就很快被拋落的第一級、助推器、整流罩、逃逸塔等，而會起頭環抱地球并在稀薄年夜氣感化下返回地球。這對任何一枚人類火箭都是如斯，Space-X的火箭收受接管也僅僅針對火箭發射后幾分鐘之內就被拋落的第一級罷了。

·壽終正寢的航天器。毫無疑問，任何一個航天器都有本身的壽命，天宮一號就屬于此類。

·導彈反衛星試驗和太空垃圾碰撞發生新垃圾。

今朝估量，一共有1.7億個直徑小于1厘米的太空垃圾在繞地飛翔，有67萬個1～10厘米直徑巨細以及2.9萬個尺寸更年夜的太空垃圾。

3.該怎么應對各類太空垃圾呢？

對于飛在低到中高軌的太空垃圾，好比600～39600千米高甚至各類年夜橢圓軌道，今朝完全無法處置。尤其是報廢的導航衛星和通信衛星根基都處在20000和39600千米高的軌道，這些垃圾差不多將和地球同時衰亡。

例如我國于1970年發射的第一顆人造地球衛星東方紅一號，至今仍位于435 X 2041的年夜橢圓軌道，幾乎不受地球年夜氣影響，已經飛翔了48年的軌道依然不變，甚至受到太陽和月球的軌道攝動還有遠離地球的趨向，根基上到人類衰亡都不會回來。

天宮一號的軌道高度轉變圖，可以看到軌道高度一旦缺乏節制就會在空氣感化下逐漸降低。自2016年起我國中止數據毗連后，天宮一號進入最終返回地球階段，估計將在2018年2月份前后返回地球。（圖片來自Space-track.org）

而對包羅天宮一號在內的位于200～600千米高度的航天器，城市受到地球稀薄年夜氣的影響而遲緩墜回地球。汗青上，美國的航天飛機可以本家兒動移除太空垃圾，但也只在1984年收受接管兩顆入軌掉敗的昂貴通信衛星的使命中展示過，當作本其實太高！

而在航天飛機退役后，人類根基就依靠偉年夜的年夜天然了。

所以，所有像天宮一號這類的人類載人航天器，最終城市遲緩回到地球懷抱。

4.天宮一號之前有沒有太空垃圾落回地球對人類造當作威脅？

從1971年到1991年，蘇聯7個重達18.5～19.8噸的禮炮系列空間站先后返回地球，都當作功焚毀在年夜氣中。

1979年，美國重達77.1噸的天空嘗試室返回地球，在地表發現了幾十個碎片。

2001年蘇聯/俄羅斯重達129.7噸的和平號空間站，在一艘貨運飛船的輔助下墜落在南承平洋，應該有碎片但人類未發現。

天宮一號和和平號年夜致尺寸對比圖

除此之外，人類積年所有的載人航天使命，都陪伴著飛船殘骸的返回。好比中國神舟飛船和俄羅斯聯盟飛船均由推進艙、辦事艙、返回艙等組成，但只有顛末特別庇護的返回艙是能平安著陸的，其它部門城市在空中焚毀。

而對于俄羅斯前進號、中國天舟號貨運飛船等，城市整體返回年夜氣焚毀。例如每年國際空間站使命城市焚毀年夜約4艘重達7噸的前進號。我國的天舟一號返回重量與天宮一號接近，已經在2017年9月22日返回地球并完全焚毀。歐洲曾經的ATV貨運飛船，返回重量達10噸，在總共5次使命中也全數焚毀在年夜氣中。而日本的6艘返回重量10噸的HTV貨運飛船也是如斯。

除了人造的太空垃圾，地球天天還在接管太陽系內星際物質的無意“拜訪”，這個級別年夜約是天天100噸，有時辰還不經意來一個年夜的。舉個例子，2017年10月4日中秋節晚上云南噴鼻格里拉上空有一顆與年夜氣摩擦發生能量半斤八兩于450噸TNT火藥爆炸的火流星，直到此刻也沒有發現任何殘渣/隕石，根基上是全數焚毀了。

最年夜的威脅來自人類每年年夜約八十多次的航天發射，這些發射至少帶來了八十多個環繞地球飛翔的火箭第二級和其它級。它們單個的重量可以達到十幾噸甚至到土星五號火箭夸張的40噸。這意味著大要有一半擺布執行低軌發射使命的火箭殘骸（逗留在距離地球較近的軌道）在環繞地球必然圈數后重返地球，它們無法完全焚毀也不克不及本家兒動節制，可以說是對人類真正的“龐大威脅”。

但即便如斯，迄今也沒有擊中過人類的記實。

整小我類汗青上，僅有名為Lottie Williams的美國人在1997年跟一塊落入地球的美國火箭第二級碎片擦肩而過（未擊中）。

5.哪里是傳說中的航天器墓地？

對于返回地球的燒毀航天器，因為受到諸多身分影響的年夜氣密度無法切確展望、返回過程中蒙受到的震動和沖擊力龐大，是以在高速活動時幾乎不成能經由過程本家兒動的動力來實實際時節制。

而那些可以或許正常返回的航天器能幸存經由過程地球年夜氣的過程實在不易：不僅要做好復雜的熱防護，底部籠蓋滿能隔熱2000多攝氏度的材料；并且還要調整好姿態返回。單單返回角度這一項就要求極為嚴苛，例如聯盟飛船和神舟飛船要求再入軌跡角度在1.5°擺布，航天飛機也要求在5.5～6.9°。稍有誤差，就意味著即即是顛末了復雜熱防護的返回艙也會被焚毀。現實上，載人航天器在返回過程中，其實環繞地球轉了半圈，和大師想象中的下降過程完全分歧。即便接近地面，還需要下降傘和反推火箭繼續工作來減速。

航天飛機的返回也要對準角度才行 @NASA

活著界規模內，燒毀航天器（分歧于有龐大翼面的航天飛機或者受到庇護且帶有下降傘等裝配的返回艙）切確落點的展望都是個頂級難題。更況且天宮這種外形不法則且毫無防護的燒毀航天器，根基只能大要劃分一個龐大的潛在殘骸落區。今朝人類最常用的落區是龐大的南承平洋，這里幾乎沒有人類保存。當然，即即是規定殘骸落區，也只能極力提前節制（策動機殘剩燃料最后工作）讓航天器落到這里，甚至也不料味著必然會有殘骸會墜落下來。

南承平洋是個龐大的航天器墓地 @dailmail.co.uk

現實環境若何，說是任天由命也不夸張。好比昔時美國龐大的天空嘗試室就落到了澳年夜利亞年夜陸上，但殘骸數目極其有限，要知道這可是個70多噸龐然年夜物的墜毀。而更年夜的重達130噸的和平號空間站，則在一艘貨運飛船不竭輔助下才擦著新西蘭的海說神聊部落回南承平洋，單單是它空中解體后燃燒的軌跡就延續了跨越1000千米。它的絕年夜部門都在空中焚毀，在茫茫年夜洋中也無法確定殘存碎片的環境。這究竟結果是人類汗青上最年夜的一塊空間垃圾的返回，支出一艘貨運飛船的價格也是值得的。

6.天宮一號到底會不會砸中地面呢？

天宮一號長約10.4米、直徑最年夜3.35米，僅重8.5噸，返回時重量應該更小。比起上述那些老邁哥們可謂是“小不點”了。

是以，對于天宮一號的體型、質量、初始設計（沒有熱防護）而言，可以說即便切確對準、調整好角度都幾乎不成能幸存過返回年夜氣的過程，它甚至遠不如一個執行過使命的火箭第二級和更高級威脅年夜。有些使命火箭第二級等飛的較低，年夜氣無法全數處置失落它們，它們的軌跡完全無法精確展望。

但正如前文所說，因為天宮一號的返回過程受到良多身分決議，幾乎沒有法子展望它解體后是否必然能燒完，以及萬一存在殘骸的話到底會落在哪里，這換作是任何國度，也都無法做到。我國早在客歲就標的目的結合國年夜會報告請示過我國正在持續緊密親密跟蹤監督天宮一號的及時動態，并陳述了造當作損掉的概率很低。