在太空飛行了6年半的天宮一號(hào)回來了。4月2日，它再次飛越祖國(guó)上空，經(jīng)過了北京、上海、南京、廣州、香港……8時(shí)15分左右，它重新進(jìn)入大氣層，化作無數(shù)碎片，在天空中留下了一道道流星，最后落入南太平洋中部區(qū)域。用這種方式，它跟鄉(xiāng)親父老完成了永別，落葉歸根。

公元1076年的中秋節(jié)，宋代詩(shī)人蘇軾通宵歡飲，寫下了《水調(diào)歌頭·明月幾時(shí)有》，詞中唱道：“明月幾時(shí)有，把酒問青天。不知天上宮闕，今夕是何年……”2011年9月29日，中秋節(jié)過后不久，天宮一號(hào)這座印著五星紅旗的“宮闕”，轟轟烈烈地進(jìn)入了太空，為中國(guó)航天史留下了濃墨重彩的篇章。

超出計(jì)劃的跨越發(fā)展

2011年9月29日19時(shí)，漠北酒泉云淡風(fēng)輕，金秋落日的余暉灑在高高聳立的發(fā)射塔架上。中國(guó)載人航天工程總設(shè)計(jì)師周建平輕舒一口氣，緩緩從指揮席起身，走到指揮樓的露天平臺(tái)，遙望著佇立在不遠(yuǎn)處塔架上的長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭和天宮一號(hào)。2小時(shí)后，他將指揮一次超出載人航天工程“三步走”戰(zhàn)略原本計(jì)劃的發(fā)射，思緒又回到從前……

2003年，航天員楊利偉完成我國(guó)首次載人航天飛行后，中國(guó)載人航天工程第一階段任務(wù)圓滿收官。第二階段的核心任務(wù)是空間交會(huì)對(duì)接，我國(guó)最早制定的方案是將神舟飛船軌道艙改造后留軌飛行，作為目標(biāo)飛行器與后續(xù)飛船進(jìn)行無人、載人空間交會(huì)對(duì)接。這個(gè)方案已比航天大國(guó)早期的交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)方法邁進(jìn)了一大步，且技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)較小。

然而航天人經(jīng)過科學(xué)分析和深入評(píng)估，認(rèn)為我國(guó)完全具備進(jìn)一步跨越發(fā)展的條件，于是建議中央調(diào)整原來的計(jì)劃安排，直接發(fā)射8噸級(jí)的目標(biāo)飛行器，兼做空間實(shí)驗(yàn)室，一并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交會(huì)對(duì)接、手動(dòng)交會(huì)對(duì)接、中長(zhǎng)期太空駐留的目標(biāo)。

首次新增撓性慣性測(cè)量組合、首次使用迭代制導(dǎo)技術(shù)、首次采用馮·卡門曲線整流罩……面對(duì)全新的技術(shù)和設(shè)備，7000余名參研參試人員夜以繼日。8次火箭總檢查，234種故障預(yù)案處置演練，在不到20天里全部一次性順利通過……

這才有了當(dāng)天21時(shí)36分，天宮一號(hào)的準(zhǔn)確入軌。

天宮一號(hào)的控制系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)……從里到外、從大件到細(xì)節(jié)，使用了超過80%的新設(shè)備新技術(shù)，遠(yuǎn)高于新研航天飛行器不超過30%新技術(shù)的慣例。

中國(guó)載人航天工程航天員系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師黃偉芬說：“天宮一號(hào)是航天員的‘太空之家’，在那里我國(guó)航天人創(chuàng)造了諸多首次——首次手控交會(huì)對(duì)接、女航天員首飛、首次太空授課等。神舟九號(hào)、十號(hào)任務(wù)航天員在天宮一號(hào)里度過了難忘的太空時(shí)光。”

2013年6月25日早上，神舟十號(hào)乘組3名航天員仔細(xì)地查看了天宮一號(hào)每一個(gè)角落。最后離開的指令長(zhǎng)聶海勝在完成狀態(tài)確認(rèn)后，與已經(jīng)進(jìn)入飛船軌道艙的張曉光、王亞平一起，向天宮一號(hào)敬禮告別。

在軌運(yùn)行期間，天宮一號(hào)幫助我國(guó)突破和掌握了空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)、組合體控制技術(shù)；驗(yàn)證了在軌中長(zhǎng)期飛行的生命保障技術(shù)，完成了多項(xiàng)航天醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)；開展空間環(huán)境探測(cè)、地球環(huán)境監(jiān)測(cè)，提供應(yīng)用數(shù)據(jù)服務(wù)……2016年3月16日，它正式終止數(shù)據(jù)服務(wù)，全面完成使命，進(jìn)入軌道衰減期。

預(yù)測(cè)“天宮”歸期是門技術(shù)活

在近地軌道運(yùn)行的大型航天器，使命結(jié)束后會(huì)受地球大氣環(huán)境阻力影響而離軌衰降。在軌道高度250公里以上時(shí)，軌道大氣屬于自由分子流，航天器姿態(tài)相對(duì)穩(wěn)定，軌道衰減率約為平均每天百米量級(jí)；當(dāng)軌道介于250公里至100公里之間時(shí)，大氣處于自由分子流向熱成層稀薄流過渡的區(qū)域，密度顯著增強(qiáng)，氣動(dòng)阻力迅速增加，軌道衰減會(huì)加速；當(dāng)軌道高度降至100公里以下，航天器再入稠密大氣層，受氣動(dòng)力和力矩急劇增加影響，其將解體并燒蝕。

天宮一號(hào)的歸期一直備受關(guān)注。近一年多，中國(guó)載人航天工程官網(wǎng)持續(xù)定期發(fā)布其軌道狀態(tài)，全球多家機(jī)構(gòu)也在跟蹤天宮一號(hào)的動(dòng)態(tài)，預(yù)測(cè)它何時(shí)再入大氣層。然而，這種預(yù)測(cè)實(shí)在是門技術(shù)活，變數(shù)多，難度大。直至今年3月上旬，各機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)的再入時(shí)間跨度仍達(dá)半個(gè)月左右。

航天專家、中國(guó)航天科工集團(tuán)二院研究員楊宇光向科技日?qǐng)?bào)記者介紹，按現(xiàn)在的技術(shù)，通常只能在最后2小時(shí)才能確定空間物體的再入時(shí)間，主要原因是高層大氣阻力的影響難以估計(jì)。他說，高層大氣的密度會(huì)受多種因素影響，例如不同高度、經(jīng)緯度，不同季節(jié)乃至一天中的不同時(shí)段，大氣密度都會(huì)變化。這些變化尚有規(guī)律可循，如果出現(xiàn)劇烈太陽活動(dòng)，會(huì)造成高層大氣密度成倍增加，有時(shí)甚至能增長(zhǎng)上百倍。

歐空局太空殘骸辦公室4月1日宣稱，天宮一號(hào)墜落時(shí)間可能在4月2日7點(diǎn)30分±7小時(shí)。據(jù)中國(guó)載人航天工程辦公室4月2日發(fā)布，2日6時(shí)20分，天宮一號(hào)運(yùn)行在平均高度約132.75公里的軌道上(近地點(diǎn)高度約130.9公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)高度約134.6公里、傾角約42.7度)，預(yù)計(jì)再入時(shí)間為4月2日8時(shí)42分(最早時(shí)間8時(shí)24分，最晚時(shí)間9時(shí)01分)，再入?yún)^(qū)域中心點(diǎn)位于西經(jīng)40.4度，南緯27.4度。

被碎片砸到的概率低于萬億分之一

對(duì)于天宮一號(hào)的告別，有人傷感，也有人擔(dān)心。近年來，不斷有外媒稱天宮一號(hào)會(huì)對(duì)地面環(huán)境及安全造成威脅。

記者了解到，中國(guó)駐聯(lián)合國(guó)(維也納)代表團(tuán)數(shù)次在致秘書長(zhǎng)的普通照會(huì)中提及天宮一號(hào)。在2018年3月26日的照會(huì)中稱，經(jīng)進(jìn)一步計(jì)算復(fù)核，天宮一號(hào)在再入過程中絕大部分結(jié)構(gòu)部件將燒蝕銷毀，對(duì)航空活動(dòng)和地面人員、設(shè)施造成危害的概率極低。

哈佛大學(xué)天文學(xué)家喬納森·麥克道爾估計(jì)，天宮一號(hào)只有100至200千克的殘骸會(huì)落到陸地或海洋。更有專家認(rèn)為，天宮一號(hào)僅重8.5噸，且沒有熱防護(hù)設(shè)計(jì)，基本會(huì)在大氣層中燒蝕殆盡。

實(shí)際上，人類歷年所有的載人航天任務(wù)，都伴隨著飛船殘骸的返回。比如我國(guó)神舟飛船和俄羅斯聯(lián)盟飛船均由推進(jìn)艙、服務(wù)艙、返回艙等構(gòu)成，只有經(jīng)過特殊保護(hù)的返回艙能安全著陸，其他部分都會(huì)在空中焚毀。而俄羅斯進(jìn)步號(hào)、中國(guó)天舟號(hào)等貨運(yùn)飛船，也都會(huì)整體返回大氣焚毀。例如每年國(guó)際空間站任務(wù)都會(huì)焚毀大約4艘重達(dá)7噸的進(jìn)步號(hào)；我國(guó)的天舟一號(hào)返回重量與天宮一號(hào)接近，已經(jīng)在2017年9月22日返回地球并完全焚毀；歐洲曾經(jīng)的ATV貨運(yùn)飛船重達(dá)10噸，在總共5次任務(wù)中全部焚毀在大氣中，日本6艘重10噸的HTV貨運(yùn)飛船也是如此。

即使是質(zhì)量更大的航天器返回，也沒有出現(xiàn)過碎片擊中人類的記錄。從1971年到1991年，蘇聯(lián)7個(gè)重達(dá)18.5噸至19.8噸的禮炮系列空間站先后返回地球，都成功焚毀在大氣中；1979年，美國(guó)重達(dá)77.1噸的天空實(shí)驗(yàn)室再入大氣，事后僅在地表發(fā)現(xiàn)了幾十個(gè)碎片。2001年，俄羅斯重達(dá)129.7噸的和平號(hào)空間站，在一艘貨運(yùn)飛船輔助下墜落于南太平洋，雖然應(yīng)該有碎片，但至今未被發(fā)現(xiàn)。從20世紀(jì)60年代到現(xiàn)在，大約有15000噸以上的人造航天器殘骸落回地球。英國(guó)廣播公司4月1日稱，天宮一號(hào)在史上失控墜落物體中重量排名約第50位。

最驚險(xiǎn)的記錄發(fā)生在1997年，一塊落入地球的美國(guó)火箭第二級(jí)碎片，與一位名叫洛蒂·威廉姆斯的美國(guó)人擦肩而過。

鑒于地球表面70%是海洋，航天器殘余碎片落向人口密集地區(qū)的概率極低，擊中人類的概率更是微乎其微。有專家計(jì)算，這一概率低于萬億分之一，比中美國(guó)威力球彩票大獎(jiǎng)的幾率還要小百萬倍。有數(shù)據(jù)顯示，每小時(shí)有2萬顆隕石的流星雨爆發(fā)時(shí)，普通人被砸到的概率是7億分之一；人一生中被雷劈的概率則為1.2萬分之一。悉尼大學(xué)航空航天學(xué)院空間工程執(zhí)行總監(jiān)霍姆斯更是表示：“你今天穿過悉尼一條馬路被汽車撞倒的可能性，比被天宮一號(hào)擊中的可能性大得多。”

相比之下，航天器再入這種事，真的沒必要擔(dān)憂。