青年科学家趣谈科学 |飞行器“退休”后何去何从?

五四青年节来啦!《知识就是力量》特别策划“青年科学家趣谈科学”系列内容,我们将从航空航天、生命科学、化学、人工智能、动植物、物理天文等领域挑选青年科学家,一方面带领大家认识中国优秀的青年科学家群体,另一方面,这些青年科学家将带领大家读科学、知科学、爱科学。

太空里的飞行器同我们人类一样,

也经历年轻、衰老的过程。

当它们完成既定的任务后,

就可以光荣“退休”了。

可是,

许多飞行器都会工作到

“老得动不了”,才彻底“退休”。

“退休”后会有什么样的归宿呢?

请跟随奇航博士一起去探望它们吧。

钱航中国运载火箭技术研究院总体设计部型号设计师,中国科学院国家空间科学中心飞行器设计专业博士,中国科学院京区科学技术协会首席科学顾问,中国科普作家协会会员,钱学森青少年航天科学院专家,青少年科技教育专家。我国首次太空授课者,天宫二号、神州十一号等型号发射任务中央电视台直播嘉宾。研究领域包括太阳帆航天器、火箭弹道设计、卫星轨道设计与姿态控制、任务规划。发表了上百篇科普文章,广受各年龄层次读者欢迎。

“退休”的飞行器

撰文/钱航

太空曾有不少早就完成既定任务的飞行器,比如美国的机遇号、勇气号,中国的天宫一号、嫦娥二号等。可是,它们“退休”后仍在努力地工作,甚至有一些还在太空工作着。

努力工作

机遇号和勇气号是在2004年就被送到火星执行任务的,本来它们90天就完成任务了,但到现在它们还在火星上坚持“站岗”,而且取得了很多成绩,比如发现了火星上的第一个陨石、防热护盾岩(2005年1月份,“机遇号”在接近其丢弃的挡热板附近发现一块不同寻常,类似金属的岩石,探测器上携带的分光仪证实了这块岩石是由铁和镍构成,显示它可能是来自太空的一颗陨石,这也是人类首次在外星体上发现陨石。),以及持续多年研究维多利亚撞击坑等。

▲维多利亚撞击坑

中国的天宫一号于2011年发射上天,本来只能“存活”两年,但它仍然坚持进行着在轨实验,帮助我们探索着宇宙的奥秘。2016年3月16日,天宫一号正式终止数据服务,全面完成了其历史使命。2018年4月2日8点15分左右,天宫一号已再入大气层,再入落区位于南太平洋中部区域,绝大部分器件在再入大气层过程中烧蚀销毁。

还有2010年发射的嫦娥二号,设计寿命只有6个月,可现在它还在工作,并且取得了很多成绩。例如2013年1月,嫦娥二号深空探测成功突破1000万千米,相当于要绕地球大约跑250圈;嫦娥二号是目前中国首颗飞入行星际的探测器,截至2017年7月,它离地球大概4亿多千米了,并且正在奔向更远的深空。只有当它们“老得动不了”,它们才会放弃工作,彻底“退休”。

华丽谢幕

彻底“退休”的飞行器,如果继续留在原来的轨道上,会因为“衰老”或故障很容易和“年轻”的飞行器发生碰撞。如果大块头的飞行器“一头扎进”地球,没有烧完的碎片砸到哪里都将是灾难。所以,我们要想办法安顿好它们。

我们可以发出指令,让退休的飞行器远离正常轨道,给后来者让路。对于一些小的飞行器,我们可以发指令让它下落。在大气层的摩擦下,小飞行器就会被烧成灰烬,从而完成“太空葬礼”。对于大块头的飞行器,我们可以为它举行“海葬”:引导它降落在一片面积很大的深海无人区——南太平洋,这里被称为“航天器坟场”,适合航天器在这里“长眠”。

▲航天器坟场

可是,一些飞行器“眼睛花了、耳朵聋了”,无法完成指令动作怎么办?我们可以请“清洁工”来帮忙,比如我们正在设计的特殊航天器,其体外装有一个网状或机器触角状的特殊设备,可以帮助退休航天器回到地球的怀抱。另外,美国已经开始在国际空间站试验一种“激光扫帚”。

▲卫星受激光照射

“激光扫帚”锁定某个目标后,会发出一束激光,照射在飞行器背向地球的一端,使之部分升华为气体,利用气体的反作用力推动它朝地球的方向运动,帮助它走完这最后一程。

今天,青年科学家钱航为我们带来的关于“退休飞行器”的内容你都了解了吗?