天舟二號貨運飛船受控再入大氣層任務模擬圖像。
新華社記者 郭中正攝
中國空間站將再次迎來“換班”——3月31日，天舟二號貨運飛船圓滿完成各項既定任務，實施受控離軌再入大氣層，回到地球懷抱。天舟二號的返回意味著神舟十三號即將返航、天舟四號蓄勢待發，2022年中國空間站建設的系列飛行任務將拉開帷幕。
展現中國航天大國擔當
自2021年5月29日發射升空以來，天舟二號貨運飛船在軌飛行總天數超過300天。3月31日再入大氣層后，飛船的絕大部分器件被燒蝕銷毀，少量殘骸落入南太平洋預定安全海域。
什么是“受控離軌”和“再入大氣層”？據中國航天科技集團五院天舟二號貨運飛船設計師介紹，低軌道上的衛星或其他航天器壽命末期在大氣阻力或控制系統作用下，軌道逐漸降低，當降低到100千米—120千米左右的高度時，在氣動力作用下，軌道高度迅速降低，氣動作用加劇，此時可以認為航天器再入大氣層。隨后，低軌航天器以每秒8千米的速度快速飛行，在氣動熱和氣動力的雙重作用下逐步解體、二次解體和燒蝕。
對完成任務的在軌航天器實施離軌操作是國際慣例。此前，和平號空間站、美國空間實驗室、歐洲自動轉移飛行器（ATV）等均通過這種方式脫離軌道并隕落于安全區域。天舟二號實施離軌操作可減少空間碎片的數量，避免對在軌航天器和地面產生危害，為全球空間碎片環境治理發揮重要作用，避免占用軌道資源。
據介紹，一般而言在軌航天器撞上10厘米以上的空間碎片會極其危險，空間碎片經常讓飛馳的航天器被迫采取變軌措施避撞，有時甚至會嚴重影響在軌飛行任務。而空間碎片的治理非常困難，在400千米高度的近地軌道上，空間碎片往往需要幾年甚至十幾年才能逐漸離軌消失。
“天舟二號任務期滿后按照國際慣例實施離軌操作，是中國航天履行大國責任和擔當、樹立負責任大國形象的重要選擇?！焙教炜萍技瘓F五院天舟二號貨運飛船總體主任設計師楊勝說。
為空間站運營奠定基礎
天舟二號是中國空間站關鍵技術驗證階段發射的首艘貨運飛船，也是中國空間站貨物運輸系統第一次應用性飛行。作為世界上運貨能力最強的貨運飛船，天舟二號為空間站送去了6.8噸補給物資，其中既有航天員生存消耗的物品和實驗設備，還有用于天和核心艙的推進劑等。
在軌飛行期間，天舟二號可謂“功勛卓著”——先后與天和核心艙進行了4次交會對接，并按計劃完成了飛船繞飛、機械臂轉位艙段驗證、手控遙操作交會對接等多項拓展應用試驗，為空間站未來的正常運營奠定了堅實基礎。
去年5月發射升空后，天舟二號與天和核心艙交會對接，驗證了自主快速交會對接技術。這一技術不僅能縮短航天員在飛船狹小空間中滯留的時間，也可以保證貨物盡快送達空間站。而在神舟十二號載人飛船成功發射并與核心艙對接后，核心艙、貨運飛船與載人飛船首次形成了三艙結構組合體。
在神舟十二號完成任務返回地球后，天舟二號通過全自動繞飛技術，從天和核心艙后端對接口轉移到前向對接口，同時驗證了多項關鍵技術，保證了核心艙與神舟十三號對接時的穩定性。
今年1月8日，神舟十三號航天員乘組在地面科技人員的密切協同下，在空間站核心艙內采取手控遙操作方式，完成了天舟二號貨運飛船與空間站組合體交會對接試驗，驗證了無人來訪飛行器自動交會對接的備份手段。此外，在神舟十三號航天員乘組在軌期間，天舟二號還配合機械臂和航天員完成了機械臂轉位貨運飛船等技術的驗證，為后續空間站在軌組裝建造積累了經驗。
“神十三”航天員中旬返回
天舟二號的返回，意味著“出差”半年的神舟十三號也即將回歸。據中國載人航天工程辦公室消息，在軌飛行的神舟十三號航天員乘組正在進行飛船返回各項準備，計劃于4月中旬返回地面。
2021年10月16日，航天員翟志剛、王亞平、葉光富搭乘神舟十三號載人飛船進入天和核心艙，成為入住中國空間站的第二批航天員。160余天的太空飛行中，3名航天員在地面科技人員支持下，圓滿完成了2次出艙活動、2次“天宮課堂”太空授課活動，開展了多項科學技術試驗與應用項目。王亞平成為中國首位進行出艙活動的女航天員，航天員首次在軌通過遙操作完成貨運飛船與空間站對接，飛行乘組創下了中國航天員連續在軌飛行時長新紀錄……
神舟十三號載人飛行任務期間，中國航天員首次太空跨年、首次在太空過春節。在地面支持下，飛行乘組利用工作訓練間隙參加了元旦“京港澳天宮對話”活動，舉辦了中國人首次天宮畫展，與青少年開展天地互動交流，進行了別具特色的科普教育和文化傳播活動。
今年是中國載人航天工程立項實施30周年，也是空間站建造決戰之年。按照載人航天工程總體規劃，今年中國將組織實施問天艙、夢天艙、貨運飛船、載人飛船等6次飛行任務。其中，天舟四號貨運飛船將率先發射，隨后神舟十四號載人飛船將帶著第三批航天員入住中國空間站。今年年底，中國空間站將完成建造，進入運營階段。
劉 峣
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