7月9日消息，国际空间站的运行已经进入倒计时。再过几年，这个轨道实验室就要退役。20多年来，国际空间站一直是宇航员在近地轨道上的家，但很快就会结束自己的使命，穿越大气层后只留下微小残骸。

美国国家航空航天局（NASA）正在制定计划，在2030年让国际空间站脱离轨道并穿越地球大气层，其中大部分结构会在重返大气层时因高温被烧毁。NASA及合作伙伴已经研究了几种不同的方案，并根据可行性和成本缩小了选择范围。经过多年的努力，NASA决定让私营企业设计一艘宇宙飞船，引导空间站走向最后的燃烧之旅。

国际空间站体积庞大，是人类迄今为止在太空建造的最大物体。它长357英尺(109米)，大约和一个足球场一样大，将成为有史以来最大的脱轨物体。销毁国际空间站并非易事，确保残骸远离有人居住的区域非常关键。

以下是NASA及合作伙伴计划如何将国际空间站送到安息地的详细信息。

为什么NASA要放弃国际空间站?

NASA及合作伙伴于1998年开始组装国际空间站。国际空间站一直是微重力环境下开展 科学研究和演示新技术的关键平台，相关研究和技术成果常常被用在地面上。国际空间站还展示了美国、俄罗斯、欧洲、日本、加拿大等不同国家航天机构之间的合作。它接待了来自18个不同国家的几百名宇航员，他们总共完成了270多次太空行走。

但天下没有不散的筵席。国际空间站正在不断老化，太空环境造成的磨损已经日渐显现。值得注意的是，国际空间站的退役将为近地轨道的商业化让路，私营公司会设计自家空间站来接管这块业务。

俄罗斯同意在2028年之前继续向国际空间站派遣宇航员，同时在轨道上建造自己的空间站。自国际空间站建成以来，一直至少有一名NASA宇航员和一名俄罗斯联邦航天局宇航员驻留。多年来，俄罗斯的联盟号以及进步号飞船已经向国际空间站执行了多次载人和货运任务。俄罗斯联邦航天局可能会在离开时带走这些飞船，这意味着NASA将在没有主要合作伙伴的情况下完成国际空间站的退役任务。

国际空间站必须要被销毁，因为拆解根本不现实。荷兰代尔夫特理工大学（Delft Technical University）天体动力学讲师马尔科·朗布鲁克(Marco Langbroek)表示，“在设计上国际空间站从来就不是为了重新拆解的。”“我认为当下计划是唯一可行的选择。”

最初组装国际空间站时，NASA用现已经退役的航天飞机执行了27次任务。一点一点拆卸国际空间站需要NASA、国际太空机构及宇航员付诸巨大努力，此外还需要一艘足够大的飞船将这些部件运回地球。

NASA在最近的一份报告中写道：“任何安全拆解并送回模块等单个组件的工作都将面临重大的后勤和财务挑战，这需要国际空间站工作人员至少进行相当数量的太空行走，需要地面支持人员进行广泛的规划，还需要拥有与航天飞机大型货舱装载能力相当、目前并不存在的航天器。”

NASA补充说，他们正在制定一项保护国际空间站较小物品的计划。这很有意义，毕竟国际空间站里到处都是值得保存的纪念品和文物。

销毁之路

NASA及合作伙伴必须在海洋中寻找一个偏远的无人居住区域当作残骸的着陆点，而不是让国际空间站在不受控制的再入过程中自行坠落。减缓轨道碎片标准做法可接受的人员伤亡风险要小于万分之一。

在脱离轨道之前，国际空间站将清空所有能运回地球的可移动物品。宇航员也必须在脱离轨道之前撤离国际空间站，这将是几十年来第一次站内空无一人。某人将成为最后一个漂浮在空间站里的宇航员。

可控再入首先总要降低航天器的运行轨道。再入大气层的第一步是取消将国际空间站维持在海拔250英里（400公里）以上高度的周期性轨道提升点火。根据朗布鲁克的说法，最终国际空间站的轨道将下降到150英里（250公里）以下。他解释说，这种大气阻力造成的自然轨道下降可能需要几个月的时间，让国际空间站逐步下降高度。

SpaceX的角色

在接下来的步骤中，NASA已经委托SpaceX公司设计一种新的脱轨航天器。这艘飞船将与国际空间站对接，并进行一系列脱轨点火，继续降低轨道。NASA此前曾提议使用俄罗斯的进步号货运飞船来让空间站脱轨，但现在已经不再考虑。今年3月份，NASA公布了2024年预算草案，其中有1.8亿美元用于在2030年底之前开发国际空间站的脱轨能力。当时NASA估计国际空间站用的太空拖船总成本约为10亿美元。

最近NASA与SpaceX公司签订的合同价值8.43亿美元，主要是拖船的开发，并没有包括发射成本。SpaceX公司没有透露太空拖船的设计细节，也不清楚公司是会调整现有龙飞船的用途，还是会开发一艘完全不同的飞船。这艘价格高昂的拖船是一次性的，无法在让国际空间站脱离轨道的任务中保留下来。NASA写道，虽然SpaceX“将开发脱离轨道的航天器，但开发完成后所有权归NASA，NASA将在整个任务期间运营”。“它将与国际空间站一起，在重返大气层的过程中解体。”

安全可控的再入

在太空拖船的帮助下，国际空间站会执行一次大的再入点火，精确定位再入位置。这将确保国际空间站在大气层中受控下降，有效控制残骸碎片的散落范围。德国卫星空气动力学公司Hyperschall technology Göttingen总经理托比亚斯·利普斯（Tobias Lips）说，这次机动的推力必须足够大，使航天器进入椭圆轨道，这样才能被大气层捕获。

利普斯说：“如果你的机动足够大，可以将近地点（最低高度）基本降至零，那么碎片在地面上分布的不确定性就会减小。”“近地点高度越高，潜在的溅落区以及所有不确定因素就会变得越来越大。”

利普斯估计，国际空间站大约有40%将在穿越大气层的高温中幸存下来，但NASA足以控制溅落区。虽然大量物质可能会从太空坠落，但不会降落在有人居住的地区附近。

标志性销毁

最终国际空间站将以每小时17500英里（28000公里）的速度冲入大气层。据朗布鲁克说，一旦国际空间站下降到低于60英里（100公里）的高度，就会开始解体。在致命的俯冲过程中，空间站整体将开始变形，熟悉的轮廓会一块一块瓦解，金属在压力下开始弯曲。

朗布鲁克表示：“像太阳能电池板和天线这样的外部元件可能会首先断裂，然后主体结构会分解成碎片。”“其中大部分将被烧毁，但一些更结实更大的重要部件，如对接端口和桁架结构等部件可能会保留下来。”

重返大气层后保留下来的部件可能占国际空间站总质量的10%到20%，总重量超过18万磅（81646公斤），这就是为什么说可控再入至关重要。显而易见，航天器越小，在重返大气层时留下的碎片就越少。正如利普斯解释的那样，物体体积越小，加热就更快，更有可能在重返大气层时分解，而较大物体则不太容易完全分解。

国际空间站剩余的碎片将溅落在南太平洋一片被称为航天器墓地的空旷区域，那里的海底有大量报废卫星，其中包括2001年坠落地球的俄罗斯和平号空间站。这个太平洋上所谓的尼莫点位于新西兰和南美洲之间，是距离陆地最远的海域。

1979年，美国首个空间站“天空实验室”再入地球大气层解体，碎片散落在印度洋和西澳大利亚地区。NASA当时计算出，碎片击中人的几率是152分之一。幸运的是，没有人员受伤的报道。

国际空间站分解成碎片并坠入太平洋，这着实让人难过。但国际空间站留下的遗产将远远超越燃烧的残骸。空间站的销毁标志着一个时代的结束，同时也标志着一个倾向于太空商业化的新时代的开端。随着这个新时代的到来，地球轨道领域将发生重大变化。

来源：cnBeta