赵利 毛文戎

　　“和平”号终于安全陨落了！以辉煌的方式结束了辉煌的一生！

　　“和平”号，这个重达137吨的大家伙，过去15年里一直是除月球之外绕地球运转的最庞大物体。让这个庞然大物从茫茫太空安全坠落到指定海域，其难度可想而知。“和平”号为什么能够乖乖听从指挥？其中到底运用了哪些高技术？针对读者的种种疑问，记者走访请教了航天部门、国防大学的庞之浩、李伟等有关专家。

　　1、为什么人们对“和平”号的坠落捏着一把汗？

　　“和平”号确实是个庞然大物。它全长87米，重量达137吨，总体积为470立方米。虽然过去也有过航天器从太空坠落，但它们重量、体积都远远赶不上“和平”号。专家估计，“和平”号在进入大气层后会有30～40吨重的残骸落到地球上，如果控制不好，可能有680千克的碎片落在陆地上，造成一场“太空灾难”。

　　尤其令人担心的是，过去航天器在销毁过程中曾出过问题。1987年前苏联一颗卫星在加拿大坠毁，卫星碎片散发的强烈辐射，给加拿大北部一些地区造成相当程度的环境污染。美国1979年“天空实验室”空间站脱离轨道坠毁时未能完全落入预定地点，其部分碎片散落到澳大利亚沙漠地区。

　　不怕一万，就怕万一。全世界的人们，尤其是“和平”号坠落前经过的几个国家和地区的人们，在“和平”号没有安全坠落之前存在担心和忧虑，是完全可以理解的。

　　2、“和平”号坠毁日期和方案缘何一变再变？

　　坠毁“和平”号是最具挑战性的航天任务之一。它既需要精确的计算，也依赖丰富的经验，还要有相当的技巧。控制中心必须在恰当的时间、恰当的轨道位置，进行恰到好处的制动。正因如此，俄罗斯态度慎之又慎，“和平”号坠毁日期和操作方案也一变再变。

　　“和平”号坠毁日期从2001年3月5日，之后推到20日、21日、22日，一直推到3月23日。另外，其坠毁轨迹和地点也改变了。它不再飞越日本上空，而改为飞经我国华北地区上空，从日本南端擦过，最后坠毁到智利和澳大利亚之间的海域。这是俄罗斯航天专家在对太阳和地球大气活动进行综合分析后制定的，被认为是较为妥当的坠毁方案。因为今年是太阳黑子活动高峰期，而太阳黑子活动频率和强度对地球大气影响较大。在太阳黑子活动加剧的情况下，地球大气会随之迅速膨胀，此时将对“和平”号形成新的阻力，产生不可预测的制动效应，使“和平”号空间站飞速陡降，脱离原先设计的坠落轨道，从而出现灾难性后果。

　　“和平”号坠毁工程方案的变化还有不少。例如，其坠毁标志性轨道由250千米改为220千米，这样可以推迟“和平”号的“死亡脚步”。

　　3、坠毁“和平”号为何如此之难？

　　“和平”号坠落如此之难，难在需要一系列技术。让庞大的“和平”号从几百千米的太空准确地落入预定海域，这本身就是一件难事：一方面需要“和平”号本身的一整套操纵、控制、能源、通信、计算机和制动火箭等尖端技术；另一方面要动用地面对航天器跟踪、遥测、遥控和通信技术。任何一个环节出现纰漏，都会“失之毫厘，差之千里”。

　　另外，难在“和平”号自身的故障问题。“和平”号在太空经历15年的风风雨雨，已是“老态龙钟”，空间站上的设备严重老化，近年已接连出现计算机失灵、失火漏气等事故。假如其发动机因故障不能完全按指令完成制动动作，“和平”号残片很可能落到南美大陆南部。采用弹道式返回方式本来就存在落点精度差的先天不足。就像推铅球一样，铅球一出手，就没法控制。若航天器本身再有毛病，制动时不听话，就更难保障落点了。更危险的情况是，假如“和平”号上的电源系统出现故障，使“和平”号控制系统“罢工”，或者“和平”号上的“进步”号飞船的制动火箭“生病”，都不能及时按照指令调整“和平”号的运行姿态和溅落轨道，从而会使坠毁过程失控，造成意想不到的灾难。

　　4、“和平”号运用何种返回技术？

　　航天器的返回是一个减速、下降的过程，即航天器耗散动能和位能的过程。航天器返回技术的实质就是对航天器所具有的巨大能量的处置。从理论上讲，航天器返回时可用与航天器飞行方向相反的火箭减速，但这需要相当大的动力装置和推进剂，因而既不经济，又不现实。而稠密的地球大气层有几十千米厚，航天器再入时，大气层能产生很大的阻力，足以使航天器大大减速，所以目前航天器返回均采用空气阻力的方案。

　　航天器再入大气层后，除了受到重力和空气阻力外，还受到升力的作用。升力与阻力的比值称为升阻比，其大小与航天器的形状等因素有关。根据升阻比的大小，航天器的返回轨道又可分为弹道式(升阻比为0，即只产生阻力，没有升力)、半弹道式(升阻比介于0和0.5之间)和升力式(升阻比大于0.5)3种。

　　“和平”号空间站坠落采用的是弹道式返回轨道方式。这是由它的气动外形、气动加热要求和过载要求及落点要求所决定的。因为是要坠毁它，而不需像飞船、返回式卫星等那样要回收，所以重点是要安全地把它引入无人区，而且烧毁得越厉害越好。

　　5、“和平”号为何要经历3次制动？

　　航天器只有进入“再入走廊”才能安全返回。航天器在返回地球前，先由姿态控制系统调整其姿态，使其纵轴与当地水平面成一定角度(称为“制动角”)，而纵轴方向叫“制动方向”。航天器必须在制动火箭的作用下，改变速度方向和大小，转入一条进入大气层的新的椭圆形轨道，从而过渡到“再入走廊”。航天器能否进入“再入走廊”，关键在于制动角和制动火箭的总冲量的选择，如果制动速度和方向不合适，则会使空气阻力不足以“捕获”它而无法飞向地面或提前坠落。

　　因此，当“和平”号飞过距地220千米的坠落标志性轨道时，俄地面控制中心需向空间站中央计算机发出3次制动指令，为空间站“刹车”和“改道”。头两次制动分别在前两个轨道周期，以引导“和平”号进入远地点220千米、近地点165千米的椭圆轨道。之后，地面专家通过分析其飞行状态和轨道，确定最后一次制动的强度和作用时间。在适合的条件下，地面飞行控制中心才能发送最终的“致命”制动指令，启动制动火箭及货运飞船的主发动机，在几分钟内让它们“齐心协力”把“和平”号“拉下”轨道，完成坠毁。

　　6、控制“和平”号的指令是从哪里发出的？

　　“和平”号翱翔太空15年，俄罗斯地面飞行控制中心始终在控制着“和平”号的所有工作系统运转。在“和平”号坠落的过程中，地面飞行控制中心更是担当了使其“100%安全坠落”的重要使命。

　　飞行控制中心位于莫斯科市西北郊。“和平”号空间站控制大厅约40米长、20米宽，共分上下两层。控制大厅的正面墙壁完全被3块左右排列的显示屏所覆盖。中间最大的一块屏幕上显示着世界地图和“和平”号的飞行轨迹。“和平”号的飞行轨道夹角为51.6度，因此其在长方形地图上的飞行轨迹便形成了一个波峰和一个波谷构成的曲线。在浅黄色的飞行轨迹上，有一个微小的淡紫色“十”字标志，这便代表着那令世界注目的“和平”号空间站。在俄罗斯航天观测系统的遥感信号监控区，有数千名工作人员在密切追踪着“和平”号的一举一动。在世界地图的两侧各有一块长方形的屏幕。屏幕上分别显示着构成“和平”号的5个太空舱的技术指标、空间站太空飞行的电脑立体构图以及飞行控制中心、卫星、航天发射场、空间站4者之间的通信联络体系。控制“和平”号的一个个指令就是从这里发出的。

　　7、“和平”号坠落过程是怎样的？

　　3月23日莫斯科时间凌晨3时31分59秒(北京时间8时31分59秒)，俄地面飞行控制中心向“和平”号发出第一次制动信号。此时“和平”号正位于印度大陆南端上空。莫斯科时间5时0分24秒，俄地面飞行控制中心向“和平”号发出第二次制动信号。此时“和平”号正位于非洲大陆东部上空。这次制动配合凌晨发出的第一次制动信号，把“和平”号引入远地点220千米、近地点165千米的椭圆轨道。莫斯科时间8时07分36秒，控制中心向“和平”号发出最后一次也是“致命”的第三次制动信号。8时27分03秒制动结束。此时“和平”号正位于我国辽宁省上空。自此，“和平”号被“推”下轨道，以陡直的角度奔向指定海域的“坟场”。莫斯科时间8时44分04秒，“和平”号进入稠密大气层开始剧烈燃烧。莫斯科时间8时59分49秒，“和平”号第一批碎块安全坠入南纬44.4度、西经150.0度的南太平洋海域。23秒后，“和平”号1500多块碎片坠入了指定海域。

　　至此，天马行空15年的“和平”号空间站，在火焰与海水中结束了辉煌与磨难交织的一生。

　　8、能否有更合适的方法销毁空间站？

　　“和平”终于安全坠毁了。人们悬着的一颗心终于放在了肚里。有人不禁提出这样的疑问：“和平”号总重量为137吨，其坠落已经如此之难，2006年建成的国际空间站总重量将达500吨，到它寿终正寝时，又该采用什么办法呢？

　　目前科学家也正在进行这方面的研究和探索，主要的设想是将废弃的航天器运至一个无用的太空轨道(“太空坟场”)，或者采用在太空炸毁的方法将其毁掉。据报道，我国关于空间碎片研究行动计划也已经启动。我们相信随着科学技术的发展，这一问题必将得到圆满解决。“和平”号：数字铸辉煌

　　“和平”号是人类历史上第9座空间站，是迄今为止体积最大、应用技术最先进、设施最完善、创造记录最多的“人造天宫”。15年来，它创造了诸多人类航天之最。

　　总长：87米

　　总重：137吨

　　体积：470立方米

　　行程：绕地8万圈，35亿千米

　　接待飞船：93艘

　　太空行走：78次

　　舱外逗留时间：359小时12分

　　人类滞空最长：俄宇航员阿夫杰耶夫，3次748

　　天14小时13分

　　接待地球来客：12个国家、52个考察组、135

　　名宇航员

　　科学考察计划：23项

　　科学试验：2.2万次

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