天舟二号货运飞船受控再入大气层任务模拟图像。
新华社记者 郭中正摄
中国空间站将再次迎来“换班”——3月31日，天舟二号货运飞船圆满完成各项既定任务，实施受控离轨再入大气层，回到地球怀抱。天舟二号的返回意味着神舟十三号即将返航、天舟四号蓄势待发，2022年中国空间站建设的系列飞行任务将拉开帷幕。
展现中国航天大国担当
自2021年5月29日发射升空以来，天舟二号货运飞船在轨飞行总天数超过300天。3月31日再入大气层后，飞船的绝大部分器件被烧蚀销毁，少量残骸落入南太平洋预定安全海域。
什么是“受控离轨”和“再入大气层”？据中国航天科技集团五院天舟二号货运飞船设计师介绍，低轨道上的卫星或其他航天器寿命末期在大气阻力或控制系统作用下，轨道逐渐降低，当降低到100千米—120千米左右的高度时，在气动力作用下，轨道高度迅速降低，气动作用加剧，此时可以认为航天器再入大气层。随后，低轨航天器以每秒8千米的速度快速飞行，在气动热和气动力的双重作用下逐步解体、二次解体和烧蚀。
对完成任务的在轨航天器实施离轨操作是国际惯例。此前，和平号空间站、美国空间实验室、欧洲自动转移飞行器（ATV）等均通过这种方式脱离轨道并陨落于安全区域。天舟二号实施离轨操作可减少空间碎片的数量，避免对在轨航天器和地面产生危害，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。
据介绍，一般而言在轨航天器撞上10厘米以上的空间碎片会极其危险，空间碎片经常让飞驰的航天器被迫采取变轨措施避撞，有时甚至会严重影响在轨飞行任务。而空间碎片的治理非常困难，在400千米高度的近地轨道上，空间碎片往往需要几年甚至十几年才能逐渐离轨消失。
“天舟二号任务期满后按照国际惯例实施离轨操作，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。”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说。
为空间站运营奠定基础
天舟二号是中国空间站关键技术验证阶段发射的首艘货运飞船，也是中国空间站货物运输系统第一次应用性飞行。作为世界上运货能力最强的货运飞船，天舟二号为空间站送去了6.8吨补给物资，其中既有航天员生存消耗的物品和实验设备，还有用于天和核心舱的推进剂等。
在轨飞行期间，天舟二号可谓“功勋卓著”——先后与天和核心舱进行了4次交会对接，并按计划完成了飞船绕飞、机械臂转位舱段验证、手控遥操作交会对接等多项拓展应用试验，为空间站未来的正常运营奠定了坚实基础。
去年5月发射升空后，天舟二号与天和核心舱交会对接，验证了自主快速交会对接技术。这一技术不仅能缩短航天员在飞船狭小空间中滞留的时间，也可以保证货物尽快送达空间站。而在神舟十二号载人飞船成功发射并与核心舱对接后，核心舱、货运飞船与载人飞船首次形成了三舱结构组合体。
在神舟十二号完成任务返回地球后，天舟二号通过全自动绕飞技术，从天和核心舱后端对接口转移到前向对接口，同时验证了多项关键技术，保证了核心舱与神舟十三号对接时的稳定性。
今年1月8日，神舟十三号航天员乘组在地面科技人员的密切协同下，在空间站核心舱内采取手控遥操作方式，完成了天舟二号货运飞船与空间站组合体交会对接试验，验证了无人来访飞行器自动交会对接的备份手段。此外，在神舟十三号航天员乘组在轨期间，天舟二号还配合机械臂和航天员完成了机械臂转位货运飞船等技术的验证，为后续空间站在轨组装建造积累了经验。
“神十三”航天员中旬返回
天舟二号的返回，意味着“出差”半年的神舟十三号也即将回归。据中国载人航天工程办公室消息，在轨飞行的神舟十三号航天员乘组正在进行飞船返回各项准备，计划于4月中旬返回地面。
2021年10月16日，航天员翟志刚、王亚平、叶光富搭乘神舟十三号载人飞船进入天和核心舱，成为入住中国空间站的第二批航天员。160余天的太空飞行中，3名航天员在地面科技人员支持下，圆满完成了2次出舱活动、2次“天宫课堂”太空授课活动，开展了多项科学技术试验与应用项目。王亚平成为中国首位进行出舱活动的女航天员，航天员首次在轨通过遥操作完成货运飞船与空间站对接，飞行乘组创下了中国航天员连续在轨飞行时长新纪录……
神舟十三号载人飞行任务期间，中国航天员首次太空跨年、首次在太空过春节。在地面支持下，飞行乘组利用工作训练间隙参加了元旦“京港澳天宫对话”活动，举办了中国人首次天宫画展，与青少年开展天地互动交流，进行了别具特色的科普教育和文化传播活动。
今年是中国载人航天工程立项实施30周年，也是空间站建造决战之年。按照载人航天工程总体规划，今年中国将组织实施问天舱、梦天舱、货运飞船、载人飞船等6次飞行任务。其中，天舟四号货运飞船将率先发射，随后神舟十四号载人飞船将带着第三批航天员入住中国空间站。今年年底，中国空间站将完成建造，进入运营阶段。
刘 峣
责任编辑：Rex_02
