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国际空间站2031年将沉入南太平洋“尼莫点”

来源:  发布时间:2024-02-01

  文 张 闻

  

  你知道世界上最大、最复杂的宇航工程是什么吗?那就是国际空间站。20多年来,国际空间站不断扩大规模吸引更多国家的航天员驻留在此,为世界航天事业作出了突出贡献。

  然而,这座花费高昂、对国际宇航事业有着重要作用的国际空间站并不是长久停驻在太空中开展服务的,它的退役时间现在已经确定了!美国国家航空航天局宣布:计划在2031年摧毁国际空间站,残骸将沉入南太平洋的“尼莫点”。而这一摧毁过程预计花费10亿美元。


为什么要销毁国际空间站?


  国际空间站的结构十分复杂,包括实验室模块、居住模块、能源供应模块、对接口、科学实验设备等。过去10年间,国际空间站为药物发现、疫苗开发和医学治疗方面提供了重要实验场地,在实时监测地球生态系统和自然灾害方面作出了突出贡献。可以说,国际空间站对于人类社会及相关科研技术的发展,具有重要意义。

  然而历经20余载的运行,国际空间站面临基础设施和组件老旧困扰。长期以来,国际空间站在轨运行的过程中,都要经受极端温度的考验,这些极端温度会导致材料的循环膨胀和收缩,从而对材料本身产生磨损。过去数年里,国际空间站侧翻及漏气现象就时有发生,因此不得不派航天员进驻国际空间站进行维修。

  除此之外,国际空间站位于地球大气脆弱的上层区域,处于近地轨道上。如果没有周期性的助推力,之后的运行速度会越来越慢,高度也会越来越低,最终下降得足够深之后,便会解体穿过大气层,焚烧殆尽。

  在国际空间站的坠落过程中,可能会发生两种情况:一是在精细控制下,坠入大气层;二是在不可控的情况下,产生脱轨,让国际空间站从高空掉落至地球表面。特别是第二种情况,是相当危险的。因为国际空间站比足球场还要大,它的运动轨道覆盖了全球90%以上的人口。作为史上最大型的脱轨物体,国际空间站的坠落很可能对地球上的人类发生毁灭性的损伤。“那将不会是美好的一天。”商业太空技术公司总裁乔治·奈尔德说。而美国国家航空航天局花费10亿美元销毁国际空间站,就是为了避免第二种情况的发生。


国际空间站的坠落之路


  美国国家航空航天局将国际空间站的坠落地点,选在了“尼莫点”。

  “尼莫点”位于南太平洋深处,曾有一个广为人知的名字是航天器墓地。这片地区曾是和平号空间站的归宿。从1971年到2016年间,超过263艘航天器“安息”在这里。

  要想国际空间站精准坠落在“尼莫点”,美国航空航天局必须考虑的首要因素便是太阳的11年活动周期。11年是个估值,太阳周期持续的时间较之或长或短,每周期峰时活动数量也有不规则变化。

  高度的太阳活动导致地球大气层扩张,从而提高绕地航空器的阻力。这样的阻力会造成海拔损失。“要让像国际空间站这么大的物体脱离轨道,整个过程非常依赖于大气密度状况。”美国普渡大学的航空航天工程师戴维·阿纳斯解释说,“就算花很多时间,基本上也无法预测。”

  结合上述所有因素,理想的坠落过程会是这样:首先经过数周或者数月的轨道自然脱离,国际空间站的高度慢慢降低,抵达距离地球约402千米的高空。此时,与空间站相连的定制飞行器将开始脱轨燃烧。在距离地球表面约201千米的高空,任务控制组将调整国际空间站的运动轨迹及火箭燃烧,将空间站接近圆形的轨道改变成椭圆形,使得其最接近地球上方约145千米之处的“近地点”。

  从145千米的近地点开始,任务控制组将命令火箭进行最后一次燃烧,进一步将空间站往下推,让其坠入南太平洋。值得一提的是,无论国际空间站何时、怎样坠落地球,这一事件都将是人类航空航天事业的重大里程碑。届时,人类将共同见证这件壮举的完成。

 (文章转载自“我是科学人”微信公众平台)


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