天宫一号飞船重返大气层深度解析

发布日期:2018-3-27 原创:太空网 作者:南南

  天宫一号为什么会重返大气层落入地球表面?因为任何航天器是有轨道寿命的。那么什么是轨道寿命? 轨道寿命即航天器在轨道上存留的时间。它是从航天器进入轨道到陨落为止的时间间隔。 近地卫星、飞船或空间站的轨道寿命取决于大气阻力。在大气阻力作用下,实际轨道是不断下降的螺旋线。 当下降到110~120公里的近圆形轨道时,大气阻力使卫星迅速进入稠密大气而烧毁,也会有一些残骸返回地球表面。 大气阻力与卫星的形状、质量、体积大小有关。一般地说,面积质量比大的卫星受到的阻力大,寿命也短。
  天宫一号(Tiangong-1)是中国历史上首个空间实验室和目标飞行器,于2011年9月29日在酒泉卫星发射中心发射升空,设计寿命为两年。 在轨期间,天宫一号成功完成了包括空间交会对接等一系列重要任务,为我国航空航天事业积累了宝贵经验,功不可没!
  2016年3月21日,中国载人航天工程办公室正式声明已终止天宫一号的数据服务,并表示目前天宫一号的飞行轨道仍在持续、密切的跟踪监视之中...
  说了这么多很多人一定会关心天宫一号什么时候会坠落到地球表面?掉落到哪里?被击中的概率有多少?下面我们就一个一个的回答您的问题。 首先天宫一号什么时候会坠落?
  关于这一点其实国内外很多专门机构和航天机构都在密切的检测天宫一号的轨道,只要轨道下降到120-100公里,就会在几个小时之内掉落到地面上。 小编也一直跟踪监控和计算天宫一号的轨道。下图表示的天宫一号的轨道高度随时间变化曲线。
 
  从图中我们可以看出天宫一号在在轨运行期间一共进行了15次轨道维持以及三次在轨交会对接任务。
 
  2015年12月15日最后一次轨道维持之后就没有对航天器的主动轨道控制了,天宫一号轨道一直处于自主飞行状态。到小编发稿时止,轨道平均高度已经下降到212km。
  根据这个轨道高度数值以及其他轨道相关参数,使用下述公式进行预测 式中,该值反映了航天器特性(CD为阻力系数,通常取2.2±0.2;S为航天器的有效截面积, 取下行方向最大截面,常取航天器表面积的1/4;m为航天器质量),计算得出:

  天宫一号重返地球时间是2018年4月2日左右!

  当然这个时间小编也在不断计算更新中…
  然后就是下一个问题,天宫一号会掉落到哪里?
  由于天宫一号是42度角的倾斜轨道,所以坠落的区域应该是在下图中南北纬42度左右之间的绿色区域, 在我国新疆北部包括乌鲁木齐不在航天器砸中范围内,东三省的小伙伴只要在沈阳以北地区也不在被砸中范围内。
 
  再来看看天宫一号的轨道倾角,由于天宫一号目前没有自主的轨道控制,由于地球自转和地球引力场的共同作用, 天宫一号的轨道倾角有减小的趋势,这样绿色落区的面积将会减小,我们是不是应该很高兴。但是这个减小的速度相比坠落时间来说还是很缓慢的。
 
  最后我们再来说一说人被天宫一号命中的概率吧。
  首先天宫一号有可能落在南北纬42左右度之间的任何区域,这个区域的面积大约是34130万平方公里。 天宫一号自身长9米,最大直径3.35米,如果再入大气层没有解体,整个坠落体面积是30平方米。那么我们算一下概率,

  probability = 30/(341,300,000 × 1000 × 1000) = 8.79×10-14

  个人被天宫一号击中的概率是十一万三千六百亿分之一!

  全球人口70亿,所以人类被天宫一号击中的概率是一千六百分之一!
  我们再来看看现在双色球的中奖概率
  1/C(33,6)×16 = 1/[(33×32×31×30×29×28/6×5×4×3×2×1)×16] = 5.6×10-8
  双色球头等奖是一千七百万分之一概率 所以被航天器击中是一个概率极低的事,任何低轨航天器最终的归途都是重返地球。
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