天舟二号货运飞船受控离轨再入大气层背后的原因是什么？

2022年3月31日，天舟二号货运飞船按照既定任务计划实施受控离轨，再入大气层，顺利回到地球母亲的怀抱。那么，这一壮举背后的原因是什么，又有着哪些困难和意义?光明日报记者邀请航天科技集团五院天舟二号货运飞船总体主任设计师杨胜为大家揭秘。

“对在轨航天器来说，一旦撞上10厘米以上的空间碎片很可能就是灭顶之灾。这些空间碎片经常让飞驰的航天器不得不采取变轨措施进行避撞，以确保自身安全，有时会严重影响在轨飞行任务甚至导致任务失败。”杨胜强调。

然而，空间碎片的治理却非常困难。据悉，在400千米高度的近地轨道上，空间碎片需要几年甚至十几年才能逐渐离轨消失。

“此次天舟二号任务期满后，按照国际惯例实施离轨操作，既可以减少空间碎片的数量，避免对在轨航天器和地面产生危害，又可以为全球空间碎片环境治理发挥重要作用，避免占用轨道资源，是中国航天履行大国责任和担当，树立负责任大国形象的重要选择。”杨胜表示。

低轨道上的卫星或其他航天器处于寿命末期，尤其是在降低到100千米至120千米的高度时，受大气阻力或控制系统作用，轨道高度会迅速降低，气动作用加剧，此时可以认为航天器再入大气层。

杨胜介绍，低轨航天器再入大气层时，会以每秒8千米的速度快速飞行，此时在气动热和气动力的双重作用下，航天器逐步解体和烧蚀。而为了降低航天器解体和烧蚀给地面人员带来的风险，对近地大型航天器实施离轨的通用做法是进行受控再入。“苏联的‘和平号’空间站、美国的空间实验室、欧洲的ATV等，均在任务末期通过受控再入的方式成功脱离轨道并陨落于安全区域。安全区域一般选择在南太平洋无人区域，那里少有飞机和轮船经过，是国际上通用的低轨航天器再入‘坟墓’。”

我国在2017年、2019年相继实施了天舟一号和天宫二号的受控再入任务，当时为了降低地面风险，均采取了轨道、姿态机动以控制再入落点。“此次天舟二号货运飞船的受控再入过程采用分次控制的方式精确陨落：第一次是从400千米高度的圆轨道变到200千米的近地点椭圆轨道;第二次是将近地点变到大气层高度90千米以下，使其能够进入大气层烧毁，没有烧毁的则进入预定落区，最终顺利完成任务。”杨胜解释说。

如今，天舟二号已圆满完成空间站建造阶段的各项技术以及在轨拓展试验验证，并回到地球母亲的怀抱，可谓“定格瞬间，终成永恒”。