天宮一號什麼時候「回家」

自從2016年3月天宮一號中止數據服務以後，天宮一號究竟什麼時候回來，成為了大家最關注的問題。現在隨著天宮一號再入大氣層的日期慢慢臨近，這個話題也開始頻繁的被大家提起。但是天宮一號究竟什麼時候進入大氣層呢？現在的一些預報是否準確呢？

從這幅軌道高度變化圖可以看到

2016年初之後，天宮一號沒有再做過軌道機動

天宮一號從哪裡再入大氣層？

對於像天宮一號這麼大的航天器來說，一般退役的流程是等所有工作都結束以後，遙控隕落在南太平洋的尼莫點附近。因為這片海域沒有島嶼，也沒有什麼航線。就算是有少量殘骸落到海面也不會發生什麼意外。但是天宮一號這次由於中止了數據服務，屬於無控再入大氣層。所以我們不能保證他會隕落在南太平洋，同時隕落的具體時間以及地點都是無法提前知道的，但是這並不說明天宮一號有嚴重的問題。

南太平洋這片直徑5000多千米的海域沒有島嶼和航線

於是成為各種航天設備的墳場

對於天宮一號來說，它在失聯的時候已經超期服役兩年半。在超期服役期間，出故障是很正常的事情，只是我們沒有想到故障來的這麼突然。因為航天設備製造發射成本很高，所以超期服役是個很常見的事情。這裡最著名的例子就是勇氣號和機遇號火星探測器，當時的設計壽命為三個月，但是直到現在「機遇號」還在火星服役。這次故障有可能是天宮一號本身的設備問題，也有可能是太空垃圾或者太空小天體造成的。所以說這次天宮一號的事件只能算是意外，並不能算作是一個事故。

對於像天宮一號這樣的8噸重的航天器來說，再入大氣層一般不會完全燒毀。當他進入地球大氣層燃燒解體之後，最終會剩下大約數十個碎片落到地球表面。所以在這樣的航天器無控返回地球的時候，還是會有一點點危險的，但是危險係數也非常的低。從人類開始航天發射以來，還沒有人因為再入地球的衛星殘骸受傷或者死亡。因為對於大部分衛星來說，還沒等落到地面自己就在大氣層裡面燃燒完了。只有少量體積比較大的航天器，會有殘骸落到地面，但是也都已經燒蝕的非常小。而且由於航天器再入大氣層的角度也都非常的小，航天器殘骸穿過的地球大氣層非常寬廣。所以最終落到地面的殘骸速度並不高，殘片落地不會造成二次反彈傷害，所以出事的概率非常非常的小。

天宮一號究竟什麼時候「回家「

對於軌道高度500千米以上的人造物體來說，地球大氣層對於他們的影響幾乎可以忽略不計，他們可以在自己軌道上繞地球超過1000年。但是載人空間站不一樣，考慮到發射成本還有人員的安全，載人空間站一般在300-400千米的軌道上運行。但是在地球的這個高度上還是會有極其稀薄的大氣，因此這個軌道上的航天器如果不隨時提升軌道，他的軌道就會因為空氣阻力慢慢的下降。直到軌道高度低於120千米以後，一頭栽入地球大氣層焚毀。

截止今天天宮一號軌道高度已經降到160千米左右

』預計在24小時以內天宮一號就會返回地球

然而這種軌道下降的預測非常困難。首先是軌道降低的速度，這跟航天器的形狀、姿態還有地球高層大氣的密度都有關係。地球高層大氣的密度還跟太陽的活動密切相關，當太陽活動劇烈的時候地球高層大氣的密度就會高一些。所以要想精確預報失控衛星的軌道，幾乎是不可能的。

另一個影響航天器再入大氣層的因素是軌道的近地點高度。對於天宮一號來說，由於它的軌道幾乎是個正圓，所以它在軌道掃過的區域都有可能隕落。而對於軌道偏心率很大的衛星來說，只會在近地點附近隕落。但就算是在最後幾圈的時候，究竟在哪一圈重返大氣層也都是未知的。因為這時的衛星就像是在地球的大氣層上打水漂，究竟「漂」幾次會進入地球大氣層是個極其複雜的問題。而且就算是進入地球大氣層以後，由於大氣層的阻力還有熱效應，衛星會迅速的分解成無數的小碎片。我們不知道這些小碎片是否會徹底燃燒掉，如果沒有燃燒掉會漂多遠。所以對於這種航天設備的再入預報一般只能精確到天。究竟幾點幾分掉到哪裡，不到最後一刻誰也不知道。

網上流傳的這張圖只是可能隕落的地區

實際隕落影響的區域很小

但是對於失控的人造衛星再入地球大氣的預報，是很多航天大國需要面對的問題。因為對於很多衛星來說，他們本身並沒有精確返回地球大氣層的功能，所以大部分的在軌物體，都是無控或者半無控狀態下重返地球大氣層的。這樣無控重返地球的人造衛星平均每月會有4-5顆，如果加上沒有用的末級火箭和其他殘骸，每月可能有十幾塊人造物體重返地球大氣層。這些物體雖然大部分會被地球大氣層燒毀，但是還是可能會有少量比較結實的結構部件倖存。這些倖存的部件就是對地球表面的威脅，如果落入人口密集的地方，就有可能造成傷害。（雖然目前看還從來沒有發生過）

截止目前僅在1997年有人險些被航天器碎片擦肩而過（未擊中）

橙色「流星雨」

有些人可能還記得，2001年和平號空間站再入地球大氣層的時候，在空中划過的那道明亮的軌跡。其實每個航天器再入地球大氣層都會化為絢麗的流星。因為航天器再入的軌道角度很低，燃燒的很慢而且划過天空的距離很長，所以看起來就像是橙色的火流星。在夜間如有幸遇到航天器再入大氣層，那將是一場非常壯觀的流星雨。只要所在的位置合適，整個過程會持續數分鐘，衛星殘骸發出的光芒也會照亮大地。2012年英國和2016年在夏威夷，都有目擊者看到了橙色的「流星雨」。

2016年1月長征3號末級火箭

在夏威夷上空返回地球大氣層

有人諮詢說天宮一號再入會不會直播，其實對於我們來說也想直播，但是現在無法知道它什麼時候回來。從曾經被看到的隕落事件分析，航天器隕落確實非常的漂亮。可惜目前我們無法預計無控的航天器究竟什麼時候隕落，從而且也無法預知哪裡能看到。如果大家真的想目送天宮一號「返回」，可以到heavens-above或者calsky網站上查詢所有天宮一號的過境。在未來24小時以內，每次天宮一號過自己上空就出來看看，說不定就會有一次就能看到他再入地球大氣層。當然如果真的看到了也不用害怕，因為可以看到殘骸發光的區域，距離殘骸的隕落區還很遠。

雖然進入大氣層焚毀是空間站的最終命運，但是每到這個時候我們還是有些傷感。因為天宮一號對於中國航天來說是一個標誌，他突破了中國航天員出艙活動技術、空間飛行器的交會對接技術。對於中國航天來說，天宮一號絕對是中國空間站的「功臣」。在這個功臣即將返回地球的時候，我們應該對他說一句：天宮一號，歡迎回家！

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