有惊无险的天宫一号　几乎坠落南美洲大陆　何以难预测？

“三、二、一，点火”、“与神舟飞船完成太空交会对接”……天宫一号曾经划下中国航天科技的新一页，最终却以“失礼”的姿态谢幕，不受控地坠落地球。甚至何日何时坠落何地，全球没有任何专家能够准确预测。
当今太空科技计算精密，何以如此？

距离天宫一号坠落的时间愈近，中国载人航天工程办公室的预测范围愈收窄。到4月2日清早6时多，已经能够预测天宫一号会在早上8时42分落入巴西对开的大西洋海域，而且不会早过8时24分。

结果天宫一号却是那么的“反叛”，完全不依中国专家的预测，提早在8时15分坠落南太平洋，距离巴西以至大西洋还有一段时间。

想知道为什么天宫一号如此“失礼”，首先要明白它在太空的“生活姿态”。

作为一个太空实验室，天宫一号跟其他人造卫星、太空站等一样，都是在发射升空后借助地球引力，不停围绕地球而运行。由于它们通常离地球表面350至400公里，仍在广义的大气层之内，还是会面对一定的空气阻力。

换言之，他们在围绕地球的飞行之时会动力减少，愈来愈接近地球表面。所以，地面的控制中心要定期遥控，增加天宫一号的推动力，让它保持在适当的高度飞行。

沉睡中的天宫一号不再受控

天宫一号2011年发射上太空后，原本任务是与神舟飞船的交会对接，预计在2013年结束任务。但因为天宫二号未知能否如期发射，中国衡量过天宫一号的性能后，决定让它改用休眠模式留在太空，继续不停围绕地球飞行，纵使它再没有其他任务。

中国未必料及的是，2016年3月再次唤醒天宫一号时才发现连线失败，地面控制中心再没办法遥控天宫一号做任何事情，包括加推动力等。于是，天宫一号就展开了一场真正的无人导航岁月，在地球上空不停绕行，同时飞行轨道愈来愈低，愈来愈接近地球表面。

中国政府在去年5月通知联合国，天宫一号的飞行速度每天递慢，预料最快在2017年10月，最晚在2018年4月重返大气层并坠落地球。由于冲过大气层时天宫一号将会燃烧，中国估计即时有残骸坠落，亦不会带来甚么破坏。

三大因素千变万化

自那时开始，中国载人航天工程办公室、欧洲太空总署等各地专家密切留意天宫一号的飞行速度及高度，希望透过计算而得出它最终的坠落时间及地点。但有几大难题，令到这个预测非常之难，例如：

大气层阻力：大气层内的阻力千变万化，无可能准确预测。例如今次天宫一号坠落前，太阳幅射曾经改变大气层空气密度，令预测要一再修改。

坠落姿态：天宫一号坠落之时的姿态以至有没有翻滚等，全部都会影响它遇到的风阻大小，继而影响坠落需时多久。

飞行速度：天宫一号的飞行时速是27万公里每小时，不用1.5小时就围绕地球一圈。速度之快，真正是坠落时间差之分秒，坠落地点失之千里。

以中国载人航天工程办公室为例，他们到坠落前最后时刻，仍然预测天宫一号会在8时42分坠落大西洋，最终早了半小时，而地点亦因此是相距甚远的南太平洋中部。可以合理预计，如果比最终迟一段时间才坠落，可能会击中南美洲国家。

受控下返回地球已成国际共识

天宫一号原本重8.5公吨，比起其他太空站不算大。欧洲太空总署估计它在消耗燃料后重7.5吨左右，相信冲过大气层后所余无几。但如此坠落地球始终算是一次冒险，毕竟它已经不受控制。

回看此前，亦曾有其他太空仪器重返地球之时失控，例如俄罗斯的“Progress M-27M”无人太空船和“Phobos-Grunt”火星探测器。但亦有不少例子，包括俄罗斯和平号太空站在2001年完成任务后，仍然受地面总部控制，残件最终落在南太平洋；1979年美国太空实验室在半可控的情况下坠落，地面控制中心尝试减低击中民居的风险，结果意外地落在澳大利亚珀斯。

自2007年起，国际已经有一致标准，人造卫星在结束任务、返回大气层之时都应该受地面控制。美国太空总署亦都计划，所有大型太空船都要具备返回大气层的能力，确保任何未燃掉的残件都一定落入海洋而非陆地。