太空精釀：外媒渲染天宮一號墜落會傷人這個“高級謠言”怎麼破

2018-01-15

2011年9月29日，天宮一號發射成功。在軌期間的種種“壯舉”，打破了自上世紀60年代以來，蘇美兩國在全世界對載人航天對接技術近50年的壟斷。

自2016年起我國中止數據連接後，天宮一號進入最終返回地球階段，預計將在2018年2月份前後返回地球。

天宮一號的“墜毀”對我們的生活有威脅嗎？有可能“擊中”城市嗎？這麼説吧，“人類航天已經開展了60年，還從未出現過一例在軌航天器返回地球時造成人員傷亡的案例。天宮一號造成損失的概率應該還遠低於你連續隨機買號而連中彩票頭獎的概率。”

自2015年起，彼時已在軌4年的天宮一號就不斷被各路“媒體”渲染要墜毀甚至可能“擊中”某些重要城市。直到最近剛過去的2018年元旦，又來了一波新的宣傳攻勢。只能説，這個“高級謠言”實在是太過精緻，差一點就能讓人相信了。謠言止於智者，就讓我們來好好解讀下吧。

某外媒渲染的天宮一號可能墜落區，其實就是天宮一號軌道（傾角43°）的運行地面軌跡

1. 天宮一號的輝煌

天宮一號是我國2011年9月29日發射升空的第一個目標飛行器（實驗性空間站），它也標誌着我國迎來載人航天工程第二階段的最大進展：“突破航天員出艙活動技術、空間飛行器的交會對接技術。”

天宮一號目標飛行器 ©中國航天科技集團

也就是説，天宮一號的定位主要是作為目標飛行器服務於後續的神舟飛船，實現技術驗證。

2011年11月3日，天宮一號與無人飛船神舟八號成功對接，實現中國首次無人航天器交會對接，14日再次成功。中國突破了地面控制下的航天器交會對接技術。

2012年6月18日，與載人飛船神舟九號成功對接，這是中國首次載人航天器交會對接，28日再次對接。中國突破了航天器自動交會對接和航天員手動控制下的交會對接技術。

持續51分鐘直播狀態的太空授課，要知道天宮一號接近90分鐘就圍繞地球一週，當它相對於我們“躲在”地球背後時，實現實時通信的技術可不簡單

2013年6月13日，與載人飛船神舟十號成功自動對接，隨後再次實現手動對接。當然這次試驗最大的成就之一是王亞平的空間授課直播，全面展現了中國的天鏈通信技術。

2. 天宮一號有多重要？

時任中共中央總書記胡錦濤等全部九位中央政治局常委，全程觀看了天宮一號發射過程，温家寶總理還專程來到了火箭發射基地現場觀看。

技術方面，就這麼説吧，天宮一號在載人航天對接技術上的突破，打破了蘇美兩國自上世紀60年代以來在全世界近50年的壟斷。中國甚至還是全球第二個能實現空間授課的國家，這所需的天鏈通信乍聽起來簡單，但目前只有美國和中國玩得動。

**結束了神舟十號任務以後，天宮一號的所有目標就已全部達成，沒有進一步的安排，這也符合它預先設計的僅兩年的壽命（2013年底結束）。但是天宮一號超期服役到了2016年3月才正式宣佈中斷數據連接。**天宮一號將會逐漸墜回地球。彼時，天宮二號即將發射（2016年9月15日），中國開始全力準備新任務。

可以説，天宮一號大大超出了預期，是中國載人航天歷史上劃時代的豐碑。

但不可否認，目前的天宮一號的確是個被棄用的航天器殘骸，雖然我們心裏不願意承認，但它現在的狀態更接近於一個名詞：太空垃圾。

地球上方太空碎片藝術效果圖 ©ESA

一般來説，繞地球飛行的無用人造物體都是太空垃圾，具體有很多種。

●航天發射活動拋棄的負重：比如多級火箭的第二級、第三級、上面級等，它們不像在火箭發射過程中前10多分鐘內就很快被拋落的第一級、助推器、整流罩、逃逸塔等，而會開始環繞地球並在稀薄大氣作用下返回地球。這對任何一枚人類火箭都是如此，Space-X的火箭回收也僅僅針對火箭發射後幾分鐘之內就被拋落的第一級而已。

●壽終正寢的航天器。毫無疑問，任何一個航天器都有自己的壽命，天宮一號就屬於此類。

●導彈反衞星試驗和太空垃圾碰撞產生新垃圾。

目前估計，一共有1.7億個直徑小於1釐米的太空垃圾在繞地飛行，有67萬個1～10釐米直徑大小以及2.9萬個尺寸更大的太空垃圾。

3. 該怎麼應對各種太空垃圾呢？

對於飛在低到中高軌的太空垃圾，比如600～39600千米高乃至各種大橢圓軌道，目前完全無法處理。尤其是報廢的導航衞星和通信衞星基本都處在20000和39600千米高的軌道，這些垃圾差不多將和地球同時滅亡。

例如我國於1970年發射的第一顆人造地球衞星東方紅一號，至今仍位於435 X 2041的大橢圓軌道，幾乎不受地球大氣影響，已經飛行了48年的軌道依然穩定，甚至受到太陽和月球的軌道攝動還有遠離地球的趨勢，基本上到人類滅亡都不會回來。

天宮一號的軌道高度變化圖，可以看到軌道高度一旦缺乏控制就會在空氣作用下逐漸降低。自2016年起我國中止數據連接後，天宮一號進入最終返回地球階段，預計將在2018年2月份前後返回地球。（圖片來自Space-track.org）

而對包括天宮一號在內的位於200～600千米高度的航天器，都會受到地球稀薄大氣的影響而緩慢墜回地球。歷史上，美國的航天飛機可以主動移除太空垃圾，但也只在1984年回收兩顆入軌失敗的昂貴通信衞星的任務中展示過，成本實在太高！

而在航天飛機退役後，人類基本就依賴偉大的大自然了。

所以，所有像天宮一號這類的人類載人航天器，最終都會緩慢回到地球懷抱。

4. 天宮一號之前****有沒有

太空垃圾****落回地球對人類造成威脅？

從1971年到1991年，蘇聯7個重達18.5～19.8噸的禮炮系列空間站先後返回地球，都成功焚燬在大氣中。

1979年，美國重達77.1噸的天空實驗室返回地球，在地表發現了幾十個碎片。

2001年蘇聯/俄羅斯重達129.7噸的和平號空間站，在一艘貨運飛船的輔助下墜落在南太平洋，應該有碎片但人類未發現。

天宮一號和和平號大致尺寸對比圖

除此之外，人類歷年所有的載人航天任務，都伴隨着飛船殘骸的返回。比如中國神舟飛船和俄羅斯聯盟飛船均由推進艙、服務艙、返回艙等構成，但只有經過特殊保護的返回艙是能安全着陸的，其它部分都會在空中焚燬。

而對於俄羅斯進步號、中國天舟號貨運飛船等，都會整體返回大氣焚燬。例如每年國際空間站任務都會焚燬大約4艘重達7噸的進步號。我國的天舟一號返回重量與天宮一號接近，已經在2017年9月22日返回地球並完全焚燬。歐洲曾經的ATV貨運飛船，返回重量達10噸，在總共5次任務中也全部焚燬在大氣中。而日本的6艘返回重量10噸的HTV貨運飛船也是如此。

除了人造的太空垃圾，地球每天還在接受太陽系內星際物質的無意“拜訪”，這個級別大約是每天100噸，有時候還不經意來一個大的。舉個例子，2017年10月4日中秋節晚上雲南香格里拉上空有一顆與大氣摩擦產生能量相當於450噸TNT炸藥爆炸的火流星，直到現在也沒有發現任何殘渣/隕石，基本上是全部焚燬了。

最大的威脅來自人類每年大約八十多次的航天發射，這些發射至少帶來了八十多個圍繞地球飛行的火箭第二級和其它級。它們單個的重量可以達到十幾噸乃至到土星五號火箭誇張的40噸。這意味着大概有一半左右執行低軌發射任務的火箭殘骸（停留在距離地球較近的軌道）在圍繞地球一定圈數後重返地球，它們無法完全焚燬也不能主動控制，可以説是對人類真正的“巨大威脅”。

但即便如此，迄今也沒有擊中過人類的記錄。

整個人類歷史上，僅有名為Lottie Williams的美國人在1997年跟一塊落入地球的美國火箭第二級碎片擦肩而過（未擊中）。

5. 哪裏是傳説中的航天器墳場？

對於返回地球的廢棄航天器，由於受到諸多因素影響的大氣密度無法精確預測、返回過程中遭受到的震動和衝擊力巨大，因此在高速運動時幾乎不可能通過主動的動力來實現實時控制。

而那些能夠正常返回的航天器能倖存通過地球大氣的過程着實不易：不僅要做好複雜的熱防護，底部覆蓋滿能隔熱2000多攝氏度的材料；而且還要調整好姿態返回。單單返回角度這一項就要求極為嚴苛，例如聯盟飛船和神舟飛船要求再入軌跡角度在1.5°左右，航天飛機也要求在5.5～6.9°。稍有偏差，就意味着即便是經過了複雜熱防護的返回艙也會被焚燬。

實際上，載人航天器在返回過程中，其實圍繞地球轉了半圈，和大家想象中的降落過程完全不同。即便靠近地面，還需要降落傘和反推火箭繼續工作來減速。

在世界範圍內，廢棄航天器（不同於有巨大翼面的航天飛機或者受到保護且帶有降落傘等裝置的返回艙）精確落點的預測都是個頂級難題。更何況天宮這種形狀不規則且毫無防護的廢棄航天器，基本只能大概劃分一個巨大的潛在殘骸落區。目前人類最常用的落區是巨大的南太平洋，這裏幾乎沒有人類生存。當然，即便是劃定殘骸落區，也只能盡力提前控制（發動機剩餘燃料最後工作）讓航天器落到這裏，甚至也不意味着一定會有殘骸會墜落下來。

**實際情況如何，説是聽天由命也不誇張。**比如當年美國巨大的天空實驗室就落到了澳大利亞大陸上，但殘骸數量極其有限，要知道這可是個70多噸龐然大物的墜毀。而更大的重達130噸的和平號空間站，則在一艘貨運飛船不斷輔助下才擦着新西蘭的北部落回南太平洋，單單是它空中解體後燃燒的軌跡就延續了超過1000千米。它的絕大部分都在空中焚燬，在茫茫大洋中也無法確定殘餘碎片的情況。這畢竟是人類歷史上最大的一塊空間垃圾的返回，付出一艘貨運飛船的代價也是值得的。

6. 天宮一號到底會不會砸中地面呢？

天宮一號長約10.4米、直徑最大3.35米，僅重8.5噸，返回時重量應該更小。比起上述那些老大哥們可謂是“小不點”了。

因此，對於天宮一號的體型、質量、初始設計（沒有熱防護）而言，可以説即便精確瞄準、調整好角度都幾乎不可能倖存過返回大氣的過程，它甚至遠不如一個執行過任務的火箭第二級和更高級威脅大。有些任務火箭第二級等飛的較低，大氣無法全部處理掉它們，它們的軌跡完全無法準確預測。

但正如前文所説，由於天宮一號的返回過程受到很多因素決定，幾乎沒有辦法預測它解體後是否一定能燒完，以及萬一存在殘骸的話到底會落在哪裏，這換作是任何國家，也都無法做到。我國早在去年就向聯合國大會彙報過我國正在持續密切跟蹤監視天宮一號的實時動態，並報告了造成損失的概率很低。