坠落的核卫星

文·图/姜森

能量密度大、工作寿命长的核能装置，是航天器的理想动力系统。然而，冷战中美苏两国的核动力卫星坠落事故，使人们对核动力航天器的不信任和抵触情绪达到顶峰。

近日，国际原子能机构网站提醒拥有核技术的国家，吸取40年前苏联核动力卫星坠落事故的教训，在开发及运用核动力航天器方面，要严格遵守联合国和平利用外层空间委员会的相关政策。

1983年1月5日，苏联的“宇宙1402”号核动力卫星在太空轨道上失联，后于当年2月7日坠入地球大气层。卫星主体大部分烧毁，残骸落入距巴西东海岸1800公里的海上。这次事故之所以为人们所熟知，是因为在事故发生后不久，联合国就出台了相关政策，严格规范各国核动力航天器的开发和使用。

事实上，在“宇宙1402”号发生事故之前，首个酿成核动力卫星（简称“核卫星”）坠落事故的国家是美国，苏联则发生过比“宇宙1402”号坠入大海还要严重得多的核卫星坠落事故。

美加两国人员搜寻核卫星残骸

坠落加拿大境内的“宇宙954”号卫星残骸

“南极不再是一片净土”

在日常生活中，我们常因手机电量耗尽而感到不便。如果类似的情况发生在航天器上，那么就意味着与地球失去联系、探测设备无法工作，甚至导致任务失败。为避免这种情况发生，须为航天器配备经久耐用的动力系统。因航天器体积和任务时间方面的要求，这种动力系统不能太大，使用寿命则不能太短。

放射性元素衰变时释放能量的大小和速度，均不受外界温度、化学反应、压力、电磁场等的影响，所以在大功率、长寿命、经受恶劣环境考验等方面，核动力系统是上佳选择。特别是当航天器远离太阳，或运行到地球背向太阳那面的轨道上时，更加难以靠太阳能系统长时间供电。在这种情况下，能量密度大、工作寿命长的核动力系统的优势就愈发突显出来。

20世纪60年代，冷战对峙中的美苏两国争相开发核卫星。美国抢先“起跑”，却遭受重创，酿成了首起核卫星坠落事故。

1964年4月，美国海军用火箭发射了一颗核动力导航卫星，但火箭未能抵达预定轨道，在大气层中解体，泄漏了超过950克钚-238的化合物——这比1964年全球所有核爆试验所释放出的钚元素还要多。

那是一颗隶属于美国国防部的气象观测卫星，携带钚-238的氧化物用于提供动力。据说美军为行动失败准备了预案：根据设计，如果发射过程中出现异常情况，那么该卫星将自行解体焚毁，并把携带的核物质洒在南半球上空的高层大气中——美军认为，这样可以把对地球的影响减到最小。

然而，据英国《新科学家》杂志报道，这次失败的卫星发射生成了放射性尘埃，它随风飘散，污染了南极的大片陆地和海洋。有研究人员认为，这次放射物泄漏事故虽然不太严重，但可能影响位于食物链上端的生物，包括人类。

在事故发生10年后，即1974年，意大利帕尔玛大学的弗朗西斯科·马扎诺教授指出：“自那次事故后，南极地区不再是一尘不染的净土。人们低估了放射性元素在该地区动植物中的沉积量。”在1974年的《极地生物》杂志上，马扎诺领导的科研小组发表文章指出：通过取样分析我们发现，生活在南极罗斯海泰拉诺瓦湾一带的海绵、有壳水生动物和磷虾等的体内有相当高含量的钚。更令科学家感到忧虑的是，生活在南极海域的扇贝，其体内沉积的放射性物质比温带水域的同类多出8倍，那些以扇贝为食的鱼类必然受到波及。

时间回溯到1964年。由于这起事故，美国航空航天局（NASA）不得不暂时中止核卫星发射计划，重新设计核能驱动的卫星发电机，以便能够在遭遇突发情况时把核物质收集起来，避免发生泄漏事故。

苏联在冷战期间发射的核卫星

四五吨残骸不见踪影

美国停滞不前，给了苏联获取优势的机会。依靠先进的太空技术，苏联抢先将核卫星成功送入太空。自1965年起，苏联在22年间先后发射了30多颗核卫星。这些卫星利用小型核反应堆作为动力源，可以提供更高的雷达探测精度和更持久的续航能力。利用核卫星方面的优势，苏联拥有了超过美国的全球侦察监控能力。

苏联“宇宙954”号卫星于1977年9月发射升空。它是苏联众多核卫星中较成熟的一种，其核反应堆内的燃料经过高度浓缩，可以产生功率达100千瓦的动力，既节省空间，又大幅提升了能量转化率。另外，“宇宙954”号卫星的核反应堆是一个独立的系统，在卫星寿命达到极限时，核动力系统能够自动脱离卫星，被甩向外太空，以确保不会威胁地球。

然而，太空科技领域存在着太多的不确定因素——被认为安全系数很高的“宇宙954”号卫星出事了。

1978年1月，苏联收到来自该卫星的信号，显示卫星不明原因地变轨，最终失控。这是苏联核卫星首次出现如此严重的技术问题，引起苏联航天科技专家的高度重视。经过一番尝试，包括重置卫星的信息链，地面技术人员依然无法恢复对该卫星的控制。最后，“宇宙954”号卫星在监控中心的显示屏上消失了。

苏联航天机构的所有工作人员都绷紧了神经。载有50千克核燃料的“宇宙954”号卫星此前一直在近地轨道上运行，受地球引力的影响较大。一旦该卫星坠落地球，将是巨大的威胁！

没过多久，国际上出现苏联“宇宙954”号核卫星失控的传言。为了应对国际社会的压力，苏联对外宣称，即使该卫星坠向地球，也会在穿过大气层时燃烧殆尽，不会对地表造成危害。

然而，事实并非如此。1978年1月24日清晨，“宇宙954”号卫星在大气的摩擦下变成一个巨大的火球，但没有完全烧毁。它划过加拿大的上空，大量核物质喷射四溅，宛如一片流星雨。其坠落物散落的范围覆盖了加拿大10万平方公里的土地，导致加拿大西北部的努纳武特、阿尔伯塔和萨斯喀彻温三省均受到影响。加拿大政府收到消息后，派出技术人员穿着防护服前往现场勘查。

在美国技术人员的协助下，加拿大的搜索行动从1月24日持续至当年的10月15日。其间，因低温严重影响到人员的防护装备，每个人都笼罩在对核辐射的恐惧中。最终，搜索团队只找到总重65千克的12块带有放射性的卫星残片。包括核反应堆在内的重达4—5吨的卫星残骸不见踪影。

据加拿大方面的档案显示，被搜索到的卫星残片所产生的辐射量，“足以在数小时内杀死一个未穿防护服的人”。据专家推测，卫星的其他部分很有可能掉落到湖泊中，与水发生化学反应。核物质的放射性减弱，所以未被探测到。

事发后，苏联知会了受影响的国家，主要是加拿大。苏联政府还利用秘密外交通道（冷战期间一直存在）与美国商谈，提供了“宇宙954”号卫星的资料，但没有明确给出核反应堆中放射性元素的总量。加拿大对此十分不满，认为苏联极为不负责任，在事故造成恶劣影响的情况下，依然有所隐瞒。加拿大政府对苏联政府表示强烈谴责，并要求支付600万美元赔偿金。苏联方面表示，出于人道主义考虑，可以提供300万美元援助金。

媒体分析，毕竟苏联是此次核卫星坠落事故的直接责任国，面临着来自国际社会的巨大压力，所以才表示愿意承担300万美元费用。

苏联态度如此强硬的一个重要原因是，美国对于其盟友也有所隐瞒。在核卫星坠落8天前，美国及部分北约盟国已经意识到问题的严重性。但由于无法确定卫星坠落的具体地点，为避免引发美加两国民众的恐慌，美国并未提前通知加拿大。直到1月24日，加拿大方面还被蒙在鼓里。

事发前两天，美国方面就准备好了人员团队和相应的装备。1月24日清晨，加拿大向美国求助。美国在当日上午就发起“晨光行动”，派出全副武装的搜索团队赶赴卫星坠落地点。

苏联不愿支付高额赔偿金的另一原因在于，苏联专家认为，大部分放射性物质在卫星残骸落地前都消散了，对人体造成危害的可能性较小，而且卫星坠落点周边人烟稀少，并未造成人员伤亡，所以“高达600万美元的赔偿金是天方夜谭”。面对加拿大等国的指责，苏联并未表示歉意，还指出搜寻工作结束后，美国和加拿大并未向苏联归还所有卫星残片——这有窃取太空技术的嫌疑。

飞掠地球的核动力航天器

在“宇宙954”号核卫星坠毁后，地球大气层外仍有30颗苏联核卫星在工作。1983年1月，“宇宙1402”号核卫星失联的消息传出，震惊全球。根据苏联方面公开的信息，这颗卫星在轨运行5个月，还剩余大量核燃料。国际社会呼吁具有太空追踪能力的国家，及时预报该卫星的轨迹和可能的落点。

虽然“宇宙1402”号核卫星于1983年2月7日坠入大海，没有造成严重的后果，但各国民众对于核动力航天器的不信任和抵触情绪达到顶峰。

为避免灾难再度发生，联合国和平利用外层空间委员会出台了一系列政策，要求对于失控的核卫星，其发射国须第一时间将信息发送给相关国家政府和联合国，以便搜寻和防范；对航天器搭载的核原料剂量进行限定；每次发射任务执行前，须由国际原子能机构进行审定；一旦有核动力航天器坠落地球，事故受害国可以向其他国家或联合国寻求援助；明确全人类合力消除核污染的方针。

核卫星事故让人们认识到，核污染对于人类的影响是长期的。核卫星坠落地附近的生态系统，包括动植物、山川、河流，都会受到核辐射的影响。核污染从食物链的底端一路上行，最终会进入人体，其后果难以预料。

因此，冷战结束后直到20世纪末，人们对于核动力航天器的抵触情绪一直没有消退。1997年，耗费34亿美元的美国“卡西尼”土星探测计划，险些因一场反核运动而被搁置，因为“卡西尼”号土星探测器采用核燃料钚-238。情绪高涨的民众聚集在华盛顿，向美国国会和政府施压，要求终止“卡西尼”计划。1997年10月4日，800名民众在美国卡纳维拉尔角航天基地游行示威，其中27人被逮捕。最终，美国政府顶着压力推动了“卡西尼”计划的实施。

“卡西尼”计划面临三个阶段的风险：发射阶段，火箭升空进入绕地轨道阶段，以及探测器重返地球轨道阶段。最后一个阶段的风险最大，这与其飞行路径的设计方案有关。

由于“卡西尼”号探测器和它搭载的“惠更斯”号着陆器加起来重达5.7吨，且土星的远日点距地球有10个天文单位（日地平均距离为1个天文单位），探测器不得不利用行星的“引力弹弓效应”提高加速度：“卡西尼”号先要两次飞经金星，再重返地球轨道，接着飞往木星，最后才能到达土星。其间最惊险的时刻莫过于1999年8月“卡西尼”号飞掠地球。那时它与地球之间的最短距离不到1000公里——32.7千克的钚-238以每秒10公里的速度飞驰而过。

“卡西尼”号于20年后，即2017年完成了它的使命，全程没有发生事故。但是，人们对于核动力航天器的疑虑依然存在，甚至一些航天科技领域的专家也持反对观点。在NASA担任应急操作员的艾伦·科恩对核动力航天器的态度就很不乐观，他表示：“人和机器都会出错。如果继续往太空中发射那些东西（核动力航天器），那么人类很可能要为此付出代价！”