驭风:对天宫一号坠落的分析和评价

qju 发表于 2018/04/02 23:59 一品 人文历史 (www.ywpw.com)

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昨天天宫一号再入大气层并顺利地坠落在南太平洋海域,此结果皆大欢喜,值得庆贺。看到事前有很多技术上的争论,事后也有不少非技术性的噪音,笔者根据有关消息和资料试做一技术分析和价值上的评价。

一、本次天宫一号确实是无控再入

我为何敢这么说?

受控再入与无控再入在时间和地点上的预测精度上有巨大区别的。受控再入,首先这个时间就是自己定的,与事实相差不会超过几分钟,而预订的“靶心”与事实溅落点的差距在正常情况也顶多是百公里级的。而无控再入,因为你根本控制不了它,只是作为旁观者在观察,而影响航天器再入的因素却太多也难以预料了。

事实上发生的,正是后一种情况!

中国载人航天办公室一直在预报天宫一号再入的时间,从最早的“2018年上半年”逐渐缩小范围,一点点精确到月,直到最后两天才锁定4月2日,而在天宫一号再入前的两个小时给出的最后预报如下:

注意,这个再入中心点位于南大西洋,大概是巴西里约以东数百公里的海域。这个位置是按8:42的那个中心时间推算的。而最终,再入的真实时间是8:15,比预报时间范围的最早时间还早了近10分钟,而真正的再入地点则是南太平洋。

这个预报与实际的差距,特别是这个逐渐缩小范围的推测方式,充分证明了这次再入肯定不是可控的,否则还用费这么大劲猜测何时再入,而且再入地点在受控的情况下根本不可能差这么远。

二、中国对再入的预测水平还算不错

如果有人看了上段,就觉得这次中国预测的偏差太大,那完全是对无控再入的预测难度缺乏基本的了解。

理论上讲,大气层只有一百公里厚,但其上仍有许多离散的气体分子,因此航天器降到一百二、三十公里高度时就会受到明显的阻力而随时可能出现急剧的再入。像太阳活动等因素会让气体向上蒸腾的情况出现很大差别,这就让再入时间的精确估算极为困难。通常来说,最好的航天机构也要等到再入前两小时左右,即航天器出现较明显的降轨迹象时,才能给出比较靠谱一点的再入时间。

图1

再入时间如此难测,再入地点就更别提了。像天宫一号,每90分钟左右就能绕地球跑一圈,你预测的再入时间如果差出半个小时,再入地点就能差出一万多公里。但这样的预测不是没有意义,你至少可以明确一个狭长的带状地带,虽然它很长而很难判断具体是带状上的哪个点,但至少带状以外的广大地区都可以排除了。

我看了美国和欧盟等方面的最后预测,对再入时间的预测范围大体上也差不太多。最终的再入的时间偏早了些,可能是太阳活动比较活跃的缘故。几家预测都可以打及格,只是外行人不太懂,那个预测的时间范围里,本来就是允许有上万公里的地点误差的,这个很难苛求。

网上前两天就有文章说,预测会落到湖南与河南交界处,从这个过早的发布时间就能知道,这完全是胡扯,远远超过了目前人类科技对航天器无控再入的测量能力。

三、为何不让天宫一号受控再入?

应该说,它原来设计时还是有这个能力的。我上次说过,就是留最后一点燃料,在需要再入前让空间站掉个头,到合适的时机点火刹车,它就可以受控精确地再入了。

但最终没这样做,是因为中方很珍惜这个宝贵的实验平台,因此让它超期服役的时间有点太长了。而超过设计寿命太多,自然容易出各种问题,比如掉电啥的,也就会失去最后结束生命时的可控性了。

中方当然对这种风险不是没有预计的,只是觉得再入时受控不受控无所谓,反正对地面造成破坏的可能性极小,因此还不如利用它多做点事。

苏联的和平号轨道站,确实是受控再入的。当时毛子是专门派一艘飞船带了助推火箭上去,然后把它推下来的。毕竟它那个实在太大了,再入时很难烧干净,不如确保它落到无人区。

而天宫一号比它小太多了,基本上能烧得差不多,风险很小,实在不值得花太大功夫特别是资金来确保它受控再入。

航天器的再入并不都需要落到所谓的“航天器坟场”,很多就由它去了。像美国的天空实验室,那么大个家伙,也是无控再入,还砸到澳大利亚了,美俄欧都经常掉东西,从没人说什么废话。怎么到中国这儿,就要求这么高了?

图2

四、中方没有故意隐瞒事实

中国早在2016年3月就公开宣布,天宫一号已完成使命,即将失效和终止数据连接,并将再入大气层。当时即有传言,该航天器已经掉电,这个官方未证实也未否认。

确实有航天方面的专家在反驳国外媒体恶意炒作时提到过天宫一号是“受控再入”,但他们并非真正操作层面的人士,而只是根据经验泛泛而谈。就像军事专家在电视上讲装备,也只是跟大家一样猜测而未必准确。这次,确实有些人话说大了,今后应该注意。

我注意到,在中方给有关国际组织的通报,以及载人航天办公室的公告中,一直使用的是中方正在密切“监测”这样的精确描述,并没说过“监控”这样暗示还可控制的词语。

而这次天宫一号再入前,新华社和中央电视台等权威媒体都做了专题报道,直接就说这是无控再入,请看截图,事实胜于雄辩。这次,中国航天权威机构确实没有妄言,而中国的官方媒体也根本没有隐瞒或遮掩什么。

五、天宫一号项目完成得很圆满

天宫一号只是中国用于实验的目的飞行器,本身还达不到空间站的水平,但却是用来试验空间站技术的重要一步。

这些试验,它完成得非常漂亮。一次次各种形式的交汇对接,女航天员给小学生太空授课,许多精彩瞬间给人留下了深刻的印象。应该说,天宫一号在中国人探索太空的道路上树立了重要的里程碑。

够本了,本来设计寿命才两年的试验器材,结果玩儿了五年多,还想咋的?美国的那个耗资巨大的天空实验室,可是没到寿命就提前挂了的。

甚至相比毛子的和平号轨道站,中国人也完全有理有感到自豪,因为他那个坠落后就再无替代者,而我们这个天宫一号完成使命后,还依然有天宫二号在太空巡天,更有更加庞大的真正的空间站即将发射。

只有那些内心最阴暗的人,才看不到这些亮丽的成就而把使命的圆满结束称作丧事,才会把中国一步一个脚印的进步视为失败。但中国的航天人终将告诉世界,这不是结束,而仅仅是一场宏大演出的小小序幕。

原载2018年04月03日世界军事论坛

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