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據中國載人航天工程辦公室消息,天舟三號貨運飛船完成全部既定任務,已於7月17日10:59 與空間站分離,目前處於獨立飛行模式。

等下週問天實驗艙發射與空間站完成對接後,地面將控制天舟3號再入大氣層,天舟三號貨運飛船於2021年9月20日發射入軌,為空間站送去約6噸補給物資。

為何要那麼久才離軌:因為它有件很重要的工作未完成

估計很多朋友都覺得這次天舟三號為何要那麼久才重返大氣層,上次天舟二號完成任務後是在2022年3月27日15時59分撤離空間站的,分離後還執行了一次2小時快速對接的演練(沒有正式對接),於3月31日再入大氣層,即使加上演練也只有4天不到的時間。

而這次天舟三號的時間似乎有點久了,從“文昌航天發射場周圍10km禁止飛行”的公告來看,問天實驗艙的發射時間指向是7月24日14:12-14:29,顯然從7月17到24日至少還有一週!

而且據載人航天辦公室宣佈的離軌時間,還得問天實驗艙完成對接後,並且時間還不固定,儘管問天實驗艙也將採用快速對接方式,因為對接後還有太陽能電池展開等多項任務,因此天舟三號離軌至少也得8~10天后了!

為何那麼久?原來是去當攝影師了

其實有朋友已經真相了!天舟三號還有一個非常重要的任務,觀察問天實驗艙整個對接過程,這將為以後的夢天實驗艙對接提供參考,也將為後續的額外艙段提供技術資料,這個工作那是相當重要。

出處:空間棧與空間站

因為在天宮空間站上目前並沒有一個第三者觀察的角度,本來還可以用“自拍杆”機械臂,但對於問天艙的對接可能會使用機械臂,當然也可能用自身動力直接對接,為節省燃料與機械臂的使用考慮,目前最有可能的是使用機械臂直接對接,那麼連“自拍杆”都沒有了。

因此一個第三者上帝視角來觀察整個對接將會非常重要。而另一個原因則是對接後的整個天宮空間站姿態,天宮空間站正向T字形邁進,這次的標準照將是天宮建設史上的一個里程碑,敬請期待,只需十天後就能出來了!

天舟三號要如何離軌?為什麼不能像神舟飛船那樣返回地球?

2021年9月18日發表在《中國科學技術科學》上的一篇論文,標題為:“空間站長期運行的在軌事件和運輸訪問的綜合規劃”中披露了載人飛船和貨運飛船的價格,其中:

神舟載人飛船單艘成本8.5億人民幣,約合:1.264億美元;天舟飛船貨運單艘成本3.5億人民幣,約合:5204萬美元;

估計很多朋友都會倒吸一口涼氣,原來載人航天真的是燒錢!儘管這還比國際上同類航天器便宜不少,但也太貴了,那麼問題來了,神舟飛船返回了地面,天舟貨運飛船也能返回地面嗎?

首先給出答案,不能!就目前而言即使神舟飛船返回地面也不再投入使用,簡單地說就是一次性的,神舟飛船之所以返回,那是因為要帶航天員回家,要不然直接丟在軌道上了(可控離軌),目前也在發展可重複使用的航天器,比如我國新一代載人飛船。

而貨運飛船則沒有返回要求,所以就當前的設計連返回抗燒蝕設計都沒有,因此它無法抵抗重返大氣層時的高溫,會在返回地球的過程中燒燬,僅有部分可能會墜落地面!但貨運飛船也不便宜,因此也在考慮設計二次使用的問題,也許未來某一天會出現可以重複使用的貨運飛船甚至空天飛機也不是沒有可能的。

天舟三號:脫離前還得幹活

其實在貨運飛船減速離軌前還有一個常規動作,也就是將目前天宮空間站的軌道做一次調整,可能是調相,也可能是抬升軌道,因為貨運飛船也有自己的發動機,也存放了不少燃料,如果不利用的話也將隨著飛船墜入大氣層白白浪費!

比如像國際空間站上俄羅斯的進步號貨運飛船或者載人飛船返回地球時,都會用多餘的燃料再抬升一下國際空間站的軌道,然後再脫離空間站返回地球或者再入大氣層燒燬,相信我們也不會例外。

天舟三號:它帶回了啥?

天舟三號都要墜毀了,它還能帶回啥?其實各位不要理解錯了,天舟三號貨運飛船在天宮空空間站上就是超大號的垃圾桶,它未來的命運就是在大氣層中燒燬,因此天宮中不需要的垃圾都可以丟在裡面!

比如天舟四號送上軌道的大量物資的各種包裝,還有航天員們每天飲食的食物包裝和殘渣,當然還有航天員們產生的個人衛生垃圾以及糞便,對於尿液來說,空間站內有一套完整的回收機構,但固形物糞便卻無法處理,只能隨著天舟三號讓它們燒燬在大氣層中。

要是哪位地球人有幸在南太平洋看到天宮重返大氣層燃燒的的火焰,說不定這是有一坨糞便在大氣層中燃燒的樣子,聽上去是不是很是噁心?不管你信不信,這是真的!

減速離軌:它將墜向哪裡?

天舟三號的結構組成是貨運飛船艙段與推進艙段已經電子設備艙,當然也有自己的太陽能電池,基本上它就是一艘完整的飛船,只是沒有生命維持系統,不過貨艙基本也有加壓段,可以運輸需要加壓的貨物,從理論上看,要是貨運飛船的加壓段裡跑進去一隻老鼠,估計它應該是可以活著到空間站的,不過裝載如此仔細,連只蟑螂都混不進去,各位就別多想了。

天舟三號是裝載了燃料和控制系統的,因此它可以可控墜落,比如天宮空間站的軌道傾角是42°左右,在這各差不多的南北緯度內都有可能是墜落地點,儘管掉落人口密集區的概率極低,而且大部分都是海洋,但仍然會避免出現這樣的情況,因此基本上墜落點會定於南太平洋的尼莫點。

位於南太平洋中央48°52.6′S123°23.6′W之處的海面上,這裡可能是全世界“最荒涼”的海域,因為最近的陸地也在2688千米外,而且這裡也非航道,路經此處的除了偶爾經過的科考船或者漁船,絕大部分時候這裡只有海水。

墜落此處無疑是最安全的!因此可控墜落就是讓天舟四號的軌跡末端指向此處,由於這裡範圍極其廣闊,因此對於中國航天人來說,那是十拿九穩的事情。

天舟三號會經歷一個減速,然後軌道衰減,直到在100千米高度左右進入大氣層,此後它會找高超音速激波的壓縮加熱下達到極高的溫度,完全能沒有抗燒蝕設計的結構會在這個高溫中融化、蒸發,在天空中留下一道光芒,絕大部分的結構都消散在了大氣層中,可能有少部分會墜落海面。

延伸閱讀:“環保”離軌,我國還有更好的手段

2022年6月17日,天儀研究院官方微博發佈了一條簡短消息稱“儀某星圓滿完成離軌試驗,再入大氣層,從400km降至200km以下完全離軌耗時僅33天。”

這就是各位可能都沒聽說過的離軌帆,簡單地說就是衛星在近地軌道上壽命結束後打開離軌帆,“阻力”增加導致軌道快速衰減,本來要數年才能重返大氣層,用離軌帆將縮短的一個月甚至更短。

這個原理是近地軌道上的稀薄大氣分子,因為在近地軌道上仍然有大量的空氣分子,它們仍然會阻礙航天器的高速運行,因此國際空間站和天宮空間站才需要時不時的抬升下軌道,就是為了對抗“空氣阻力”,但為了更快的離軌,空氣阻力就成了關鍵因素,因為離軌帆不需要動力,非常“環保”且低成本,因此這個技術成熟後近地軌道上未來將會空曠一些,至少不會在目前的基礎上再增加報廢的航天器。(完)

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