有驚無險的天宮一號　幾乎墜落南美洲大陸　何以難預測？

「三、二、一，點火」、「與神舟飛船完成太空交會對接」……天宮一號曾經劃下中國航天科技的新一頁，最終卻以「失禮」的姿態謝幕，不受控地墜落地球。甚至何日何時墜落何地，全球沒有任何專家能夠準確預測。
當今太空科技計算精密，何以如此？

距離天宮一號墜落的時間愈近，中國載人航天工程辦公室的預測範圍愈收窄。到4月2日清早6時多，已經能夠預測天宮一號會在早上8時42分落入巴西對開的大西洋海域，而且不會早過8時24分。

結果天宮一號卻是那麼的「反叛」，完全不依中國專家的預測，提早在8時15分墜落南太平洋，距離巴西以至大西洋還有一段時間。

想知道為什麼天宮一號如此「失禮」，首先要明白它在太空的「生活姿態」。

作為一個太空實驗室，天宮一號跟其他人造衛星、太空站等一樣，都是在發射升空後借助地球引力，不停圍繞地球而運行。由於它們通常離地球表面350至400公里，仍在廣義的大氣層之內，還是會面對一定的空氣阻力。

換言之，他們在圍繞地球的飛行之時會動力減少，愈來愈接近地球表面。所以，地面的控制中心要定期遙控，增加天宮一號的推動力，讓它保持在適當的高度飛行。

沉睡中的天宮一號不再受控

天宮一號2011年發射上太空後，原本任務是與神舟飛船的交會對接，預計在2013年結束任務。但因為天宮二號未知能否如期發射，中國衡量過天宮一號的性能後，決定讓它改用休眠模式留在太空，繼續不停圍繞地球飛行，縱使它再沒有其他任務。

中國未必料及的是，2016年3月再次喚醒天宮一號時才發現連線失敗，地面控制中心再沒辦法遙控天宮一號做任何事情，包括加推動力等。於是，天宮一號就展開了一場真正的無人導航歲月，在地球上空不停繞行，同時飛行軌道愈來愈低，愈來愈接近地球表面。

中國政府在去年5月通知聯合國，天宮一號的飛行速度每天遞慢，預料最快在2017年10月，最晚在2018年4月重返大氣層並墜落地球。由於衝過大氣層時天宮一號將會燃燒，中國估計即時有殘骸墜落，亦不會帶來甚麼破壞。

三大因素千變萬化

自那時開始，中國載人航天工程辦公室、歐洲太空總署等各地專家密切留意天宮一號的飛行速度及高度，希望透過計算而得出它最終的墜落時間及地點。但有幾大難題，令到這個預測非常之難，例如：

大氣層阻力：大氣層內的阻力千變萬化，無可能準確預測。例如今次天宮一號墜落前，太陽幅射曾經改變大氣層空氣密度，令預測要一再修改。

墜落姿態：天宮一號墜落之時的姿態以至有沒有翻滾等，全部都會影響它遇到的風阻大小，繼而影響墜落需時多久。

飛行速度：天宮一號的飛行時速是27萬公里每小時，不用1.5小時就圍繞地球一圈。速度之快，真正是墜落時間差之分秒，墜落地點失之千里。

以中國載人航天工程辦公室為例，他們到墜落前最後時刻，仍然預測天宮一號會在8時42分墜落大西洋，最終早了半小時，而地點亦因此是相距甚遠的南太平洋中部。可以合理預計，如果比最終遲一段時間才墜落，可能會擊中南美洲國家。

受控下返回地球已成國際共識

天宮一號原本重8.5公噸，比起其他太空站不算大。歐洲太空總署估計它在消耗燃料後重7.5噸左右，相信衝過大氣層後所餘無幾。但如此墜落地球始終算是一次冒險，畢竟它已經不受控制。

回看此前，亦曾有其他太空儀器重返地球之時失控，例如俄羅斯的「Progress M-27M」無人太空船和「Phobos-Grunt」火星探測器。但亦有不少例子，包括俄羅斯和平號太空站在2001年完成任務後，仍然受地面總部控制，殘件最終落在南太平洋；1979年美國太空實驗室在半可控的情況下墜落，地面控制中心嘗試減低擊中民居的風險，結果意外地落在澳洲珀斯。

自2007年起，國際已經有一致標準，人造衛星在結束任務、返回大氣層之時都應該受地面控制。美國太空總署亦都計劃，所有大型太空船都要具備返回大氣層的能力，確保任何未燃掉的殘件都一定落入海洋而非陸地。