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天宫一号“回家”为何充满悬念

作者:经济管理
出处:www.lunrr.com
时间:2020-04-09

作者:翁立斌,张天翼资料来源:中国人民解放军新闻发布日期:2018/5/18 12:27336013

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天宫一号“家”为什么充满悬念?

不久前,中国的第一艘空目标飞船天宫一号在一个接一个完成其科学使命后,最终落入南太平洋中部被称为“航天器墓地”的区域。 在此之前,国内外许多空间科学家已经多次预测了天宫一号坠落的时间和地点,但大多与实际结果相差甚远。 那么,是什么力量导致天宫一号坠落,直到它最终坠落?

我们知道地球被我们生活的大气层所包围,从低到高依次是对流层、平流层、臭氧层、中层和热层等。 由于重力和扩散的影响,大气密度随着海拔高度的增加而迅速降低。 我们通常所说的低轨道航天器通常在离地面100-1000公里的高度范围内运行,这被称为热大气层区域。 研究表明,在离地面200公里的高度上,大气密度相当于地面的1/100亿,而在400公里的高度上,大气密度仅为地面的1/1000亿。

不要低估这些无关紧要的热气氛 由于低轨航天器的运动速度一般在7千米/秒以上,以及大气密度由于长期积累而造成的阻力效应,这是低轨航天器轨道高度逐渐降低的秘密。 一般来说,航天器在离地面400公里处的轨道高度每天衰减约几百米,200公里以下的轨道高度每天可减少5公里以上。 因此,热大气层的大气密度对低轨道航天器的轨道预测、姿态控制、空对接、寿命设计和重返大气层有重大影响。

当然,热层的大气密度不是恒定的。像地面天气一样,它随季节、地点和其他因素而变化,也受到太阳辐射和地磁扰动的显着影响 例如,当太阳活动活跃时,增强的紫外波段辐射能量可以使热层的大气密度比太阳平静期增加几十倍,这可以导致航天器轨道高度在400公里处从几百米到几公里的每日衰减。 当地球磁场受到干扰时,大量能量会注入热层区域,大气密度会在1-2小时内增加一倍以上,从而大大影响低轨航天器的精确定轨和轨道预测。 例如,2000年7月10日至15日,太阳爆发造成的地磁扰动导致国际空站的高度在短时间内下降15公里,最后不得不主动改变轨道以保持在预定的轨道高度。

正是因为热层本身的大气密度具有复杂的时间空变化,并且受到太阳和地磁活动的强烈影响,所以很难准确预测它。 大量研究表明,现有的热层大气密度预测误差一般在15%以上,而且这种预测误差会随着时间的推移而不断增加 这也解释了为什么许多航天器的“回家之旅”充满悬念。

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