天龙二号末级实施主动受控离轨 为国际空间环境贡献天兵力量

 天龙二号末级实施主动受控离轨 

为国际空间环境贡献天兵力量

北京时间2023年4月2日16时48分15秒，由天兵科技自主研发的“天龙二号”运载火箭成功在酒泉卫星发射中心发射升空，将“爱太空科学号”卫星送入预定轨道（国际代号2023-049A），发射任务取得圆满成功。

本次发射任务中火箭末级实施了主动受控离轨技术，在星箭分离260秒后，完成使命的三子级调转方向，三级主发动机二次受控点火，点火阶段全程保持姿态控制，火箭末级于点火后400秒内离轨，绕行地球约半圈后在南极洲安全区域再入“回家”。

这是我国运载火箭首次应用末级主动力快速受控离轨再入技术，天龙二号末级无害化、快速安全的离轨方式在国际太空垃圾处理问题上达到了全球领先水平，为国际空间环境贡献了“天兵力量”。

天龙二号运载火箭首飞成功

什么是运载火箭末子级离轨？离轨的意义是什么？

火箭残骸是广义太空垃圾的一部分，自从人类进入太空时代以来，随着航天发射任务的不断增长，太空垃圾很大一部分来自运载火箭进入轨道的末级。

一般运载火箭采用多级构型，火箭一、二子级因为关机时未达到入轨速度，会落回地球。这些残骸坠落的位置相对固定，因此通过设置火箭固定落区和采用沿海发射场发射可以规避或尽可能减少火箭残骸坠落的风险。

运载火箭把卫星等载荷送入轨道时，火箭末子级需要达到载荷同样的飞行速度，载荷入轨的同时火箭末级也会随载荷一同进入轨道，若火箭未设置主动离轨，则火箭末子级将在太空中滞留数个星期到数年。

在此期间火箭末级受到大气阻力不断降低轨道，而由于太阳活动等导致大气膨胀或收缩，无法长期预测末子级的飞行状态，因而末子级的坠落时间和地点较难预测，如果坠落至有人区，可能造成伤亡。

同时，长期滞留太空的末子级作为太空垃圾，将和目前日益拥堵的近地轨道空间中无数的物体轨道交错。而火箭末子级较大的体积使得其更加容易与空间碎片碰撞，造成连锁效应。总的来说，运载火箭末子级作为一种典型太空垃圾，存在质量大，体积大，气液内容多、部分结构难以烧毁等特点。

目前常用的末子级离轨方式有哪些

1）钝化离轨

钝化离轨是国内外运载火箭常用的末子级处理方式，即推进剂排空、增压气瓶排空、电池断电。将这些高压气液排空后，末子级就会成为一个空壳，降低了在轨爆炸的风险，并且当推进剂排出时，会产生一定的推力，在恰当的时机排出推进剂，有助于降低轨道高度，加快末级再入，一些运载火箭依靠钝化排空等可以在数小时到数天内完成再入。

但是，钝化能够提供的减速效果较差，大多数火箭还是无法依靠钝化直接完成再入，一些运载火箭由于能力受限和不具备姿控推进系统，钝化时处于失控状态，有时使火箭进入更高的轨道，反而增加了末子级留轨的时间和碰撞的几率。

2）离轨帆离轨

离轨帆离轨是另一种加快再入的离轨方式，一般用于没有机动能力的火箭载荷舱，双星适配器等，简而言之就是通过在空间中张开一面“帆”以增大空气阻力，加速火箭结构离轨，离轨帆已在国内多型卫星和火箭上使用。但这种方式本质上仍然依靠大气，其再入地点等仍然较难长期预报。因此该方法具有较大局限性。

3）主动受控离轨

主动受控离轨是通过预留一定推进剂，末子级在释放载荷后机动至安全位置，翻转姿态后，再使用火箭的末级主发动机进行再次点火，给予火箭一个反向速度增量。由于主发动机推力大且姿态受控，火箭末子级可以快速坠落至预定海域，完成无害化处理。主动受控离轨是目前火箭末级最为安全快速的离轨方式，这一方式有效的减少了太空垃圾。

主动受控离轨一般需要在地球近地轨道上飞行，需要持续对火箭末级进行姿态控制，需要发动机具备多次点火能力，还需要运载火箭末子级预留一定的推进剂和电量, 这对火箭设计提出了更高的技术挑战。目前如猎鹰9号、宇宙神V、天龙二号等运载火箭应用了主动受控离轨技术。

天龙二号末级无害化、快速安全的离轨方式，是我国运载火箭首次应用末级主动力快速受控离轨再入技术，在国际太空垃圾处理问题上达到了全球领先水平，为国际空间环境贡献了“天兵力量”。