還要靠馬斯克！NASA數年後銷燬國際空間站細節曝光
7月9日消息，國際空間站的運行已經進入倒計時。再過幾年，這個軌道實驗室就要退役。20多年來，國際空間站一直是宇航員在近地軌道上的家，但很快就會結束自己的使命，穿越大氣層後只留下微小殘骸。
美國國家航空航天局（NASA）正在制定計劃，在2030年讓國際空間站脫離軌道並穿越地球大氣層，其中大部分結構會在重返大氣層時因高溫被燒燬。NASA及合作伙伴已經研究了幾種不同的方案，並根據可行性和成本縮小了選擇範圍。經過多年的努力，NASA決定讓私營企業設計一艘宇宙飛船，引導空間站走向最後的燃燒之旅。
國際空間站體積龐大，是人類迄今爲止在太空建造的最大物體。它長357英尺(109米)，大約和一個足球場一樣大，將成爲有史以來最大的脫軌物體。銷燬國際空間站並非易事，確保殘骸遠離有人居住的區域非常關鍵。
以下是NASA及合作伙伴計劃如何將國際空間站送到安息地的詳細信息。
爲什麼NASA要放棄國際空間站?
NASA及合作伙伴於1998年開始組裝國際空間站。國際空間站一直是微重力環境下開展科學研究和演示新技術的關鍵平臺，相關研究和技術成果常常被用在地面上。國際空間站還展示了美國、俄羅斯、歐洲、日本、加拿大等不同國家航天機構之間的合作。它接待了來自18個不同國家的幾百名宇航員，他們總共完成了270多次太空行走。
但天下沒有不散的筵席。國際空間站正在不斷老化，太空環境造成的磨損已經日漸顯現。值得注意的是，國際空間站的退役將爲近地軌道的商業化讓路，私營公司會設計自家空間站來接管這塊業務。
俄羅斯同意在2028年之前繼續向國際空間站派遣宇航員，同時在軌道上建造自己的空間站。自國際空間站建成以來，一直至少有一名NASA宇航員和一名俄羅斯聯邦航天局宇航員駐留。多年來，俄羅斯的聯盟號以及進步號飛船已經向國際空間站執行了多次載人和貨運任務。俄羅斯聯邦航天局可能會在離開時帶走這些飛船，這意味着NASA將在沒有主要合作伙伴的情況下完成國際空間站的退役任務。
國際空間站必須要被銷燬，因爲拆解根本不現實。荷蘭代爾夫特理工大學（Delft Technical University）天體動力學講師馬爾科·朗布魯克(Marco Langbroek)表示，“在設計上國際空間站從來就不是爲了重新拆解的。”“我認爲當下計劃是唯一可行的選擇。”
最初組裝國際空間站時，NASA用現已經退役的航天飛機執行了27次任務。一點一點拆卸國際空間站需要NASA、國際太空機構及宇航員付諸巨大努力，此外還需要一艘足夠大的飛船將這些部件運回地球。
NASA在最近的一份報告中寫道：“任何安全拆解並送回模塊等單個組件的工作都將面臨重大的後勤和財務挑戰，這需要國際空間站工作人員至少進行相當數量的太空行走，需要地面支持人員進行廣泛的規劃，還需要擁有與航天飛機大型貨艙裝載能力相當、目前並不存在的航天器。”
NASA補充說，他們正在制定一項保護國際空間站較小物品的計劃。這很有意義，畢竟國際空間站裡到處都是值得保存的紀念品和文物。
銷燬之路
NASA及合作伙伴必須在海洋中尋找一個偏遠的無人居住區域當作殘骸的着陸點，而不是讓國際空間站在不受控制的再入過程中自行墜落。減緩軌道碎片標準做法可接受的人員傷亡風險要小於萬分之一。
在脫離軌道之前，國際空間站將清空所有能運回地球的可移動物品。宇航員也必須在脫離軌道之前撤離國際空間站，這將是幾十年來第一次站內空無一人。某人將成爲最後一個漂浮在空間站裡的宇航員。
可控再入首先總要降低航天器的運行軌道。再入大氣層的第一步是取消將國際空間站維持在海拔250英里（400公里）以上高度的週期性軌道提升點火。根據朗布魯克的說法，最終國際空間站的軌道將下降到150英里（250公里）以下。他解釋說，這種大氣阻力造成的自然軌道下降可能需要幾個月的時間，讓國際空間站逐步下降高度。
SpaceX的角色
在接下來的步驟中，NASA已經委託SpaceX公司設計一種新的脫軌航天器。這艘飛船將與國際空間站對接，並進行一系列脫軌點火，繼續降低軌道。NASA此前曾提議使用俄羅斯的進步號貨運飛船來讓空間站脫軌，但現在已經不再考慮。今年3月份，NASA公佈了2024年預算草案，其中有1.8億美元用於在2030年底之前開發國際空間站的脫軌能力。當時NASA估計國際空間站用的太空拖船總成本約爲10億美元。
最近NASA與SpaceX公司簽訂的合同價值8.43億美元，主要是拖船的開發，並沒有包括髮射成本。SpaceX公司沒有透露太空拖船的設計細節，也不清楚公司是會調整現有龍飛船的用途，還是會開發一艘完全不同的飛船。這艘價格高昂的拖船是一次性的，無法在讓國際空間站脫離軌道的任務中保留下來。NASA寫道，雖然SpaceX“將開發脫離軌道的航天器，但開發完成後所有權歸NASA，NASA將在整個任務期間運營”。“它將與國際空間站一起，在重返大氣層的過程中解體。”
安全可控的再入
在太空拖船的幫助下，國際空間站會執行一次大的再入點火，精確定位再入位置。這將確保國際空間站在大氣層中受控下降，有效控制殘骸碎片的散落範圍。德國衛星空氣動力學公司Hyperschall technology Göttingen總經理托比亞斯·利普斯（Tobias Lips）說，這次機動的推力必須足夠大，使航天器進入橢圓軌道，這樣才能被大氣層捕獲。
利普斯說：“如果你的機動足夠大，可以將近地點（最低高度）基本降至零，那麼碎片在地面上分佈的不確定性就會減小。”“近地點高度越高，潛在的濺落區以及所有不確定因素就會變得越來越大。”
利普斯估計，國際空間站大約有40%將在穿越大氣層的高溫中倖存下來，但NASA足以控制濺落區。雖然大量物質可能會從太空墜落，但不會降落在有人居住的地區附近。
標誌性銷燬
最終國際空間站將以每小時17500英里（28000公里）的速度衝入大氣層。據朗布魯克說，一旦國際空間站下降到低於60英里（100公里）的高度，就會開始解體。在致命的俯衝過程中，空間站整體將開始變形，熟悉的輪廓會一塊一塊瓦解，金屬在壓力下開始彎曲。
朗布魯克表示：“像太陽能電池板和天線這樣的外部元件可能會首先斷裂，然後主體結構會分解成碎片。”“其中大部分將被燒燬，但一些更結實更大的重要部件，如對接端口和桁架結構等部件可能會保留下來。”
重返大氣層後保留下來的部件可能佔國際空間站總質量的10%到20%，總重量超過18萬磅（81646公斤），這就是爲什麼說可控再入至關重要。顯而易見，航天器越小，在重返大氣層時留下的碎片就越少。正如利普斯解釋的那樣，物體體積越小，加熱就更快，更有可能在重返大氣層時分解，而較大物體則不太容易完全分解。
國際空間站剩餘的碎片將濺落在南太平洋一片被稱爲航天器墓地的空曠區域，那裡的海底有大量報廢衛星，其中包括2001年墜落地球的俄羅斯和平號空間站。這個太平洋上所謂的尼莫點位於新西蘭和南美洲之間，是距離陸地最遠的海域。
1979年，美國首個空間站“天空實驗室”再入地球大氣層解體，碎片散落在印度洋和西澳大利亞地區。NASA當時計算出，碎片擊中人的機率是152分之一。幸運的是，沒有人員受傷的報道。
國際空間站分解成碎片並墜入太平洋，這着實讓人難過。但國際空間站留下的遺產將遠遠超越燃燒的殘骸。空間站的銷燬標誌着一個時代的結束，同時也標誌着一個傾向於太空商業化的新時代的開端。隨着這個新時代的到來，地球軌道領域將發生重大變化。（辰辰）