小火箭出品

本文作者:邢强博士

本文共2859字,24图。预计阅读时间:10分钟

公元2011年9月29日,一枚长征2F改运载火箭在酒泉成功点火,随后将天宫一号目标飞行器送入预定轨道。

小火箭风格

具体的点火时刻为:公元2011年9月29日21时16分03秒507毫秒。

公元2013年6月25日05时07分,3名航天员离开天宫一号,进入神舟10号载人飞船。

随后,他们关闭了天宫一号目标飞行器的舱门,告别了天宫一号。从此,按计划,天宫一号将以无人状态运行期满后,结束自己的生命。

离开之前,3名航天员各自用手语和话音对地面控制人员致谢。

聂海胜:

我们的任务仍将继续,精彩仍将继续,再见!

张晓光:

谢谢大家12天的陪伴和支持,离开天宫之前向你们致敬!我的心永远和你们在一起!

王亚平:

梦圆天宫,心系祖国,我爱你们,衷心地谢谢你们!

2013年6月25日07时05分,神舟10号载人飞船与天宫一号目标飞行器分离。

神舟10号载人飞船依依不舍地从天宫一号目标飞行器上方完成了最后一次绕飞后,就头也不回地进入了返回弹道。

在太空中,伴随天宫一号飞行了12天,在太空运行了14天14小时29分钟03秒后,在公元2013年6月26日08时07分,完成使命的神舟10号载人飞船返回地面。

小火箭风格,具体的返回地点为:内蒙古四子王旗着陆场。

上图三位英雄航天员的中间座椅的精确坐标为:

北纬42°19′44″N ;东经111°21′25.6″E

失控

以下为引用联合国A AC 105 1150文件内容:

中国常驻联合国(维也纳)代表团 2017 年 5月 4日的照会内容:

天宫一号于 2011年9月29日发射升空,先后与神舟八号、九号、十号飞船进

行了6次交会对接,完成了各项既定任务,为中国载人航天发展做出了重要贡献。

2016 年3月16日,天宫一号目标载人飞行器功能失效,全面完成了其历史使命。

截至目前,天宫一号整器结构完整,运行轨道仍在中方持续、密切跟踪监视之中。

当前平均轨道高度为 349公里,且正以每天160米左右的速度衰减。预计 2017 年10 月至 2018 年4月间重返大气层陨落。经计算分析,天宫一号大部分结构部件将在陨落过程中烧蚀销毁,对航空活动以及地面造成危害的概率很低。

中方高度重视天宫一号重返大气层事,将采取以下措施,做好相应的监测和信息发布工作:一是进一步加强监测预报。中方将根据天宫一号轨道运行情况,组织加强跟踪和严密监测,及时预报陨落信息。中方将利用“机构间空间碎片协调委员会”框架下的国际联合监测信息,以便更多掌握天宫一号陨落情况。二是完善信息通报机制。

以上为引用联合国A AC 105 1150文件内容。

至此,全球开启了寻找和监控天宫一号目标飞行器的接力。

这是欧空局的监测和预报数据。

2015年12月16日,天宫一号实施了最后一次抬升轨道的操作,轨道高度从360公里抬升到390公里。

2016年3月16日,天宫一号失效。

天宫一号的设计使用寿命为2年。那么,对于这座2011年9月29日升空的目标飞行器来说,应当于2013年9月份退役。

到2015年9月,天宫一号超期服役的时间已经超过了她的预期寿命,换句话说,这是一座目标飞行器当两座来用了。

在服役和超期服役期间,天宫一号除了忙着和神舟8号、神舟9号和神舟10号飞船对接之外,还做了些什么呢?

答:她好好地看了看这个世界。

2013年12月9日,天宫一号目标飞行器已经超期服役3个月。

她凝视北京,那座她诞生的城市,用红外设备获取了北京首都国际机场的地面温度分布图像。

上图最高温为首都机场的跑道,287.9开尔文,也就是摄氏温度14.75℃;最冷的地方为顺义区的一些地方,265.3开尔文,也就是摄氏温度-7.85℃。

冬日里的北京啊,你能否感受到留在太空的,孤单的天宫一号,那心中的暖意和思念呢?

这是天宫一号对内蒙古某地区进行探测后,给出的植被覆盖率的情况。

在2016年失效的时候,天宫一号已经超期服役2年半(实际服役期为预计服役期的225%,再坚持一下子,可就250%了)。

如果以人类80岁的寿命来比拟的话,此时的天宫一号已经180岁了。

在天宫一号失效,需要预测其失控再入的时刻和落点的时候,中国方面有两个比国际同行领先的技术操作。

公元2016年3月23日,也就是中国承认的天宫一号目标飞行器失效1周内,长春人造卫星观测站启动了精密激光测距跟踪项目。

当日11点56分,我国科研人员跟踪到了已经没有任何反应的天宫一号目标飞行器。在120秒的跟踪时间内,获取了24886组有效数据。对300多公里高,以7.8公里/秒的速度运行的非配合目标天宫一号的测距精度达到了惊人的11.4毫米

当天下午1点32分,吃过午饭的工程技术人员再次瞄准了天宫一号,获取了12322组有效数据,测距精度达11.5毫米

位于北京航空航天大学的国防科技重点实验室国家计算流体力学实验室借助神威·太湖之光超级计算机,对天宫一号飞行器两舱简化外形(长度10余米、横截面直径近3.5米)的陨落飞行绕流状态大规模并行模拟,使用16384个处理器在20天内便完成常规需要12个月的计算任务,为天宫一号飞行试验提供重要数据支持。

北京航空航天大学国家计算流体力学实验室对天宫一号目标飞行器的仿真计算的状态为高度6.5万米和6.2万米,速度为马赫数13。

受相关单位委托,亚欧大陆上技术实力最强的独立工作室小火箭于2016年3月下旬开始并行启动计算支持,对天宫一号目标飞行器实施了建模和精细气动计算以及轨道跟踪预报作业。

受一些限制,天宫一号目标飞行器的详细气动计算结果尚不能发布,在此,给出小火箭计算中心的一个国际项目《美国龙飞船失控再入气动力和热流计算》的结果:

在大气层中,龙飞船的太阳能帆板因结构强度问题,会折断,因此不予考虑,只计算了帆板的压力分布。对飞船船体的计算则比较用力,热流和气动力都做了。

可以看到,飞船底部的气流乱如古代豪放派诗人的发丝,这是其飞行阻力的主要来源。

世界各国,在采用包括但不限于流场计算、轨道弹道计算、精密激光测距、精密雷达成像等多种方式来跟踪和预报天宫一号目标飞行器的状态。

公元2018年4月2日,北京时间08点15分,协调世界时00点15分,天宫一号目标飞行器再入大气层,约1.2吨的残骸散落在地球南太平洋中部海域,结束了其具有里程碑意义的一生。

天宫一号的陨落,不会是时代的结束,相反,这恰恰是中国乃至全世界崭新的空间站时代的开启。

目前,天宫一号目标飞行器的妹妹天宫二号空间站,在太空中运行良好。

上图为天宫二号空间站拍摄的中国青海湖附近的美景。

中国已经形成了完备的航天员选拔与训练体系。

中国航天员中心是世界三大航天员训练基地之一。与位于德克萨斯州休斯顿的林顿·约翰逊太空中心,和位于莫斯科郊外的加加林太空中心一起,成为了托举人类飞天梦想的圣地。摄影:邢强。

2022年,中国将建成自己的3舱布局空间站。在此基础上,中国空间站将拥有越来越大的规模。

更加美好的未来,正在款款向我们走来!

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