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一枚硬币足以击穿“天宫”

2024-04-12商子文

读者·校园版 2024年2期

据美国国家航空航天局统计,人类跟踪的太空碎片大约有3.46万个,但轨道上可能还有1.3亿个碎片由于体积太小而无法被准确探测。它们中的70%距地球表面约2000千米。

一枚硬币大小的太空垃圾足以击穿空间站的保护罩。

神舟十七号载人飞行任务新闻发布会上明确表明,除了常态化工作,本次飞行任务将首次进行中国空间站(天宫)舱外试验性维修作业。

其实,工作人员在空间站前期检查时就已发现,其太阳翼多次受到“微小颗粒”——太空垃圾的撞击,造成轻微损伤。只是这些撞击并不猛烈,都是在设计时就考虑在内的。

但随着我国空间站未来的升级,空间和功能得以扩展,一旦遭遇大型太空垃圾撞击,后果不堪设想。

太空垃圾真有这么大的危害吗?

国际空间站差点被撞毁

这些在太空中的碎片的行进速度,比高速公路的最高行驶速度快300倍。

碎片在太空中以大约每秒10千米的速度移动,由于两个物体都移动得很快,所以相对速度会更高。即使是像油漆斑点一样小的垃圾也是致命的。

一个直径约10厘米的物体——一份手抓饼那么大——可以将一颗普通卫星撞成碎片;一个直径约1厘米的物体——一颗花生那么大——可以击穿覆盖在国际空间站上的防护罩。

这些不是假设。

2021年,熟睡中的国际空间站宇航员被地面控制中心叫醒,他们接到指令:立即关闭重要舱门,进入避难程序。

原因是,俄罗斯反卫星导弹拦截了已经报废数十年的情报卫星空间-1408,从而产生了超过1500块可追踪的卫星碎片,以及数十万块难以追踪的碎片。这些碎片在太空中解体,距离国际空间站只差40千米,驻站的7名宇航员幸运地躲过一劫。

自2000年以来,国际空间站被迫移动了32次,以免过于接近这些“太空垃圾”。而且这些太空垃圾的形态可能超乎你的想象。

凶器有可能是一双手套

太空垃圾的正式名称是轨道碎片。

它们可能是废弃卫星的碎片,运载卫星进入太空的火箭、导弹的碎片,以及宇航员意外遗留的东西。

比如,宇航员埃德·怀特1965年放错地方的备用手套,宇航员皮尔斯·塞勒斯2006年丢失的一把抹刀,宇航员苏尼塔·威廉姆斯2007年太空行走时掉落的相机,等等。

不过绝大多数太空碎片像公交车一样大,它们是人类制造的航天器的“遗骸”。美国国防部有一份目录,记载了能被空间监视网络追踪到的、直径大于10厘米的太空垃圾有2.7万个;1厘米~10厘米之间的垃圾数量约为50万个;1毫米~1厘米的超过1亿个。

10厘米是一个分界值,对于直径比10厘米大的太空垃圾,需要进行汇总和碰撞评估。“靠预警解决不了一切问题,因为有些太空碎片小到你还来不及反应就飞到了你眼前。”国际空间站前指挥官克里斯·哈德菲尔德说。

它们从何而来?

卫星相撞产生大量碎片

轨道卫星数量增长及碰撞是太空垃圾增多的主要原因。

轨道卫星进入太空的方式和倒垃圾一样简单。截至2015年,在第一颗卫星发射以来的58年里,人类总共向太空发射了7500颗有效卫星。到2023年,这个数字又增加了一倍多。这一增长在很大程度上是由埃隆·马斯克旗下太空探索技术公司的星链计划推动的。

最激烈的碰撞发生在2009年,美国通信卫星铱星33与退役的俄罗斯卫星宇宙-2251相撞,一年之内被识别出来的碎片就多达1740块——这是人造卫星间的首次超高速碰撞。

这些太空垃圾多分布在近地轨道。由于地心引力和空气阻力,500千米高度以下的太空垃圾更容易自然坠入大气层并在坠落过程中烧毁。

而在通信卫星聚集的地球静止同步轨道上,因为同时满足0度轨道倾角和3.6万千米的轨道高度,能够实现与地球相对静止,在此的太空垃圾一旦产生,很难“自燃消失”。

据估计,只有不到10%的碎片会自然脱轨并被烧毁。

现在,地球每周发射火箭3次以上,其中许多都是为部署卫星而发射的,每一次发射都可能产生更多的垃圾。

谁来清理“垃圾”

联合国和平利用外层空间委员会早在50年前就提出了太空活动的相关建议,但这并未阻止“垃圾倾倒”。

其原因在于,在建议提出后,大规模的太空技术才开始进步,各国没有义务遵守这些旧规则。该指导方案中也未涉及要移除已经在太空中的非活动卫星。

据国际咨询公司麦肯锡的报道,可持续的空间活动应包括4个部分:认识环境、协调各方活动、尽量减少空间垃圾的增长和清除碎片。

欧洲航天局已经着手进行碎片清除了。他们把第一份太空垃圾清理订单给了瑞士的一家清洁科技企业,以清理2013年运载火箭“织女星”发射卫星时留在太空的卫星支架。

有数据显示,全世界仍有超过1/3(约29亿人)的人从未使用过互联网,数以万计的卫星通信将会彻底改变这一现状。

按美国科学家唐纳德·K.凯斯勒于1978年提出的“凯斯勒效应”估计:总有一天,当地球轨道上的物体足够多时,灾难性的连锁碰撞必将无法避免。

但足够多是多少?发射卫星的科学家也不知道。

(心香一瓣摘自微信公众号“国家地理中文网”)