科学家为什么不准确知道中国空间站何时何地会落下?

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05月

两年前发生技术故障后,被称为天宫一号的中国空间站无法控制地坠落在地球上,这意味着它的主人再也不能小心翼翼地引导它在海洋上被摧毁。 本周末它可能最终会倒闭,结束了长达数月的关于其命运的喧嚣。

但是,虽然这颗卫星已经下降了两年,但即使是何时下降也只能缩小它的降落时间到一天半的时间。 科学家基本上不知道这件事会在哪里落下。 他们所能做的就是排除卫星从未越过的地球的北部和南部地带。

这种程度的不确定性可能听起来并不特别令人安慰,但是有很多非常好的科学理由说明为什么很难预测天宫一号的最终目的地和到达时间。 下降本身是由空间站地球茧 ,但大气层是一个复杂的地方,天宫一号是一个复杂的东西。

以卫星的重量为例 - 它相对较大,所以它应该相对较快地下降,但速度也取决于重量的排列方式。 “这不仅仅是关于高层大气的密度,还有关于轨道是羽毛还是炮弹的问题,”华盛顿哈佛 - 史密森天体物理中心的天体物理学家跟踪发射和重新进入卫星的情况告诉新闻周刊

他补充说,卫星的位置也可以改变它的速度,因为它在大气中遇到阻力,就像游泳者在水中一样。 Tiangong-1的大部分是一个相当窄的圆柱体,所以如果它从侧面落下,那么暴露的表面要比它首先落到圆形末端时要多得多。

他说,大气本身也会有所不同,因为它受到太阳的影响。 当太阳更加活跃并向地球喷射更多带电粒子时,卫星会下降得更快。 这就是为什么天宫一号比早期的计算建议花费更长时间才能下降的部分原因。 “提前几个月,我们可以离开,”麦克道尔说。 “由于太阳活动低于预期,估计何时重新进入的时间一直在下滑。”

当空军跟踪一个物体并发布有关其轨道位置的新信息时,科学家们会根据他们无法回答的关于其旅程的所有问题来预测何时实际上会下降。 “这些都是我们通常从未真正知道的未知数,” 的工程师罗杰汤普森说,他的工作包括进行这些计算。 “我们不只是将其插入一个模型,我们使用了大约五种不同的模型。”

每个模型使用略微不同的因子组合来产生不同的估计重入时间。 他说,汤普森和他的同事每年运行这些模型大约50或60件,并且随着重新进入即将来临,计算有时每天会发生多次。 “我今天已经完成了两次,”他在星期五下午2点左右告诉新闻周刊

03_30_tiangong_space_station 天宫一号于2011年9月推出 .Lintao Zhang / Getty Images

这一切都希望当天宫一号最终落下时,有人会看到它,而汤普森将能够将所有这些模型估计与真实情况相匹配。 “每次他们做出预测,他们都会看到结果如何,他们可以调整模型,”他说。 “这有助于我们提高预测能力。”

重新进入时间很重要,因为它决定了物体落在何处。 与地球轨道上的其他物体一样,天宫一号以每小时17,000英里的速度飞行,每天绕地球飞行十几次。 这意味着,即使科学家们可以将其再入窗口缩小到一个小时 - 相比现在生产的30或32小时窗户模型 - 他们将需要考虑17,000英里的地球。

“我将在办公室[星期六],可能在星期天早上,”汤普森说,听起来比辞职更令人兴奋。 “我们将全程关注它。”