客户端 |  图文首页 |  《绿色中国》目录 |  设为首页 |  收藏本站
 
首页 > 杂志目录 > 《绿色中国》(B)2022年第3期 > 太空垃圾 悬浮的幽灵炸弹
太空垃圾 悬浮的幽灵炸弹
作者:水蓝天 来源:绿色中国 时间:2022-05-30 20:26:49 浏览:427
字体:
分享到:

  “天上不会掉馅饼”,但可能会掉下卫星碎片,还有可能会砸中你。欧洲“地球重力场和海洋环流探测卫星”(GOCE) 日前返回地球,碎片残骸预计会落到东亚地区,是否砸到人目前尚未知晓。不过,近几年来,关于失控航天器袭击地球的事件引发了公众对于太空垃圾的关注。

  近日,电影《地心引力》在中国上映并获得好评。影片中,俄罗斯摧毁了本国的一颗间谍卫星,就此引发连锁反应并酿成灾难。外媒BBC对此表示,现实中也可能发生类似的灾难。事实上,太空垃圾确实达到了一个临界点,灾难预警随时可能拉响。

  悬浮的幽灵炸弹

  太空垃圾既包括已“寿终正寝”的各类卫星、被遗弃的运载火箭推进器残骸等,也有航天器意外爆炸或者碰撞形成的碎片。自50多年前前苏联发射人类第一颗人造卫星斯普特尼克1号以来,全世界各国一共执行了超过6000次发射任务,产生了大量的太空垃圾。这些垃圾却极难处理,除了部分坠入大气层烧毁外,还有大部分垃圾留在近地轨道和同步轨道高速飘荡,成为随时可能引发事故的太空幽灵。

  这些一刻不停在高速奔跑的垃圾,塞满了地球轨道,让人类的探索太空之旅变得越来险象环生。2011年上半年,NASA的科学家就警告说太空垃圾的“临界引爆点”正在来临。NASA警告称,即使不再发射航天器,到2055年,由碰撞所产生的新碎片数量也将超过落回地球和燃烧掉的碎片总数。截止到2013年7月3日,根据NASA的数据,地球卫星轨道上目前能追踪到的超过10厘米的物体超过22000件,地球卫星轨道上共有航天器16602件,其中只有1000件是正在工作的航天器,其余的都是太空垃圾。直径在1到10厘米的太空碎片约有50万块,直径小于1厘米的估计有上千万块。

  据计算,一块直径为10厘米的太空垃圾就可以将航天器完全摧毁,数毫米大小的太空垃圾就有可能使它们无法继续工作。若与运作中的人造卫星、载人飞船或国际空间站相撞,会危及到设备甚至宇航员的生命。数据显示,太空垃圾排放最多的国家分别是俄罗斯及独联体国家、美国和中国。

  史上十大太空垃圾事件

  太空实验室垂直落下——1979年7月11日,重77吨的美国空间站太空实验室因意外事故停止服役。大块的残骸像雨点般落在了印度洋东南部至居民稀少的澳大利亚西部之间。

  最重的太空垃圾——俄罗斯“和平”号空间站服役15年后于2001年3月23日坠入地球大气层。重达286600磅的空间站是迄今为止地球轨道中最重的物体,有1500个残骸碎片落在地球表面。

  音速坠落——经过为期9年51658次地球轨道飞行,2000年6月4日,康卜吞伽玛射线观测器由于陀螺仪故障,故意安排脱离运行轨道,它的太阳能板和天线首先脱离,其他的部件很可能在高速穿越大气层时被融化。

  “哥伦比亚”号航天飞机残骸——2003年2月1日,美国宇航局“哥伦比亚”号航天飞机返回地球时出现故障,导致机身爆炸碎裂,7名宇航员身亡。航天飞机数以千计的残骸散落在美国2.8万平方英里上。

  太空飞船部件坠落——1966年3月,巴西里约内格罗发现了太空飞船残骸,这些金属部件经鉴别是来自土星发展测试卫星(SA-5)的一级推进器,该太空飞船是于1964年发射的,1966年4月30日从外太空进入地球大气层。

  沙漠坠落物——2001年1月21日,德尔塔2型火箭第三级火箭PAM-D从外太空进入地球大气层最终坠落在中东地区,154磅重的钛质发动机外壳坠落在沙特阿拉伯,而其他的钛质压力箱坠落在德克萨斯州,主推进罐坠落在德克萨斯州乔治敦附近。

  有害物质坠落——前苏联海军机密级宇宙954人造卫星,发射于1977年9月18日,在太空盘旋失控,间谍雷达天线与卫星上的核反应堆发生撞击,使得1978年1月24日,最终卫星的残骸落在了加拿大北极圈的冰冻地带上。

  神秘太空球——上世纪60年代,澳大利亚出现多起神秘事件,一些人猜测当时发现的神秘外太空球体可能与UFO事件有关。据称,在澳大利亚西部梅克诺卡地区发现了一个钛质金属球,之后这个金属球体被证实只是双子座4号太空飞船的饮水箱。

  火箭残骸击中人——1997年1月,美国俄克拉荷马州特利地区一位女子被一个轻重量烧焦织物材料击中头部,庆幸的是并未受伤。之后该太空垃圾经鉴别之后是来自德尔塔2型火箭的残骸。

  10USA-193间谍卫星——2008年2月20日,美国海军拦截击落了美国USA-193间谍卫星,据许多业余天文学爱好者称,该间谍卫星残骸落在了美国和加拿大的西北部。

  太空灾难不再遥远

  据报道,《地心引力》中故事发生的时间距离现在并不遥远。影片的故事背景为最后一次哈勃望远镜维修任务。影片中,俄罗斯摧毁了本国的一颗间谍卫星,就此引发连锁反应并酿成灾难。这一故事起源的灵感就来自于“凯斯勒综合症”。

  1978年,美国宇航局科学家唐纳德•凯斯勒首次提出一项理论:地球周围太空的物体(卫星和各种太空垃圾)密集度已经达到令人担忧的程度。由于轨道中的物体飞行速度极快,如果一颗卫星偏离轨道或者遭到一颗流星的撞击,这种事故将产生连锁反应,进而有大量卫星被毁,变成太空垃圾,对国际空间站等航天器的安全构成威胁。这一理论被命名为“凯斯勒综合症”。

  凯斯勒担心巨大的撞击会加速这一过程,破坏绝大多数通讯卫星,所形成的碎片带让人类在长达几十年时间里无法向太空发射任何新的无人或者载人航天器。在影片《火星人玩转地球》中,皮尔斯·布鲁斯南饰演的唐纳德·凯斯勒教授的原型就是这位宇航局科学家。虽然被太空碎片撞击的可能性很低,但并不代表没有这种可能性。美国的太空司令部一直对大大小小的太空垃圾进行监测。一旦飞入国际空间站或者航天飞机的轨道,太空垃圾便可能对它们的安全构成威胁。如果预见到可能有这种情况发生,他们便会让空间站和航天飞机稍微偏离轨道,避开太空碎片。然而《地心引力》的科学顾问凯文•格雷泽也指出,一旦航天飞机遭受到像电影中那样强度很大的撞击而进入旋转状态,就根本无法阻止其继续旋转。即使努力尝试,RCS(反应控制系统)推进器的燃料也会在旋转停止之前耗光。

  BBC网站指出,类似这样的灾难不仅仅是科幻影片中的一个情节,在现实中也可能出现。2007年1月,中国从地面发射一枚导弹,摧毁了自己的一颗报废的气象卫星,同时形成数千块高尔夫球大小或者更大的碎片,足以破坏沿途的任何物体。当时,一些碎片在国际空间站附近飞过。2013年初,俄罗斯的一颗小卫星被太空垃圾撞成重伤。美国媒体报道称,肇事者是中国2007年进行反卫星试验时产生的卫星碎片。

  “太空拖网”清理轨道碎片

  针对废弃的卫星或航天器如何回收问题,美国美华航太工程师协会理事、曾专门从事国际空间站系统管理工作的航天专家陈西书表示,在清理太空垃圾方面,今后可发展大型的专用航天飞机,像装运垃圾的卡车一样,主动把废弃的卫星或航天器回收到地面,或者为太空垃圾增加一个发射系统,要么让它返回地面,要么前往深空。

  神奇的“太空拖网”可将轨道碎片统一“捞走” 空间科学家提出清理轨道垃圾的新方法,采用“太空拖网”技术可以将轨道碎片统一“捞走”,该技术还涉及到如何回收卫星,以及未来太空作战模式。

  根据相关空间科学家介绍:“当前的轨道垃圾主要集中在距离地面700公里到1200公里的高度上,这是一个严峻的问题。”全球航天大国在每次发射火箭时都要面对轨道垃圾的问题,如果该情况继续恶化,那么将威胁到航天发射活动,对宇航员构成致命伤害。

  随着空间碎片的数量不断增大,碰撞事件的发生频率也更加频繁,这些碎片在轨道上的运行速度非常快,尤其是5毫米至10厘米大小的碎片。对此,空间专家提出可打造“太空拖网”,将轨道上的碎片像“渔网”那样全部“捕捞”。

  美国宇航局前轨道碎片项目办公室主任认为在处理轨道碎片问题上,我们还有很多工作需要完成,这是一个长期的战略规划,目前只是提出了一个解决问题的途径,当然其中还涉及到未来太空作战的方式等等。

  最大的风险在于如何避免航天器与多级火箭的抛弃物发生碰撞,如何将轨道上的碎片清理等。该项技术的研究也有助于回收轨道卫星,甚至是出现未来太空作战的新模式。