當(dāng)前位置： 當(dāng)前位置：首頁 > 熱點 > 空間碎片啟示錄：6個可能對地球軌道造成嚴(yán)重破壞的太空物體正文

一顆衛(wèi)星在軌道上解體的插圖。在某些情況下，碎片舊衛(wèi)星和用過的啟示球軌福州模特包夜（電話微信365-*2895）提供一二線城市可以真實可靠快速安排30分鐘到達(dá)火箭級會在地球軌道上停留數(shù)千年。(Image credit: European Space Agency)
（神秘的對地道造地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（By Tereza Pultarova）：我們星球周圍的空間變得越來越雜亂。數(shù)以千計的成嚴(yán)衛(wèi)星和數(shù)以百萬計失控的太空碎片在我們頭頂上高速飛行，有相撞的重破危險。以下是太空專家們最害怕的物品。
就在過去的物體一個月里，近地空間發(fā)生的空間事情兩次成為頭條新聞，并促使專家呼吁采取行動。碎片1月27日，啟示球軌空間碎片研究人員驚恐地看著兩塊巨大的對地道造太空垃圾⁠———一個幾十年前的俄羅斯火箭末級和一個早已報廢的俄羅斯衛(wèi)星——彼此相距不到20英尺(6米)左右。這一事件被描述為千鈞一發(fā)的成嚴(yán)“最壞情況”，可能會產(chǎn)生數(shù)以千計的重破危險碎片，這些碎片會在軌道上停留幾個世紀(jì)。太空然后，2月6日發(fā)布的一份報告披露，1月初，一顆神秘的俄羅斯衛(wèi)星分裂成85塊碎片，大到足以從地球上追蹤到。
這兩起事件都發(fā)生在專家稱之為“壞鄰居”的地區(qū)，這些地區(qū)位于地球上方的低地球軌道，無法從其大氣層的清潔效果中受益。這兩起事件都涉及處于空間碎片專家危險清單首位的物體。在這里，我們回顧一下專家們最害怕什么類型的東西。
1.俄羅斯SL-16火箭體，又名天頂火箭末級
令人驚訝的福州模特包夜（電話微信365-*2895）提供一二線城市可以真實可靠快速安排30分鐘到達(dá)是，并不是像OneWeb或SpaceX這樣的巨型星座運(yùn)營商建造的數(shù)百甚至數(shù)千艘新航天器最有可能帶來軌道毀滅。這是冷戰(zhàn)時期和21世紀(jì)初發(fā)射的舊東西——用過的火箭級和大而笨重的衛(wèi)星。
私人碎片監(jiān)測公司LeoLabs的高級技術(shù)人員達(dá)倫·麥克奈特在接受Space.com采訪時說:“星座可能有數(shù)百到數(shù)千顆衛(wèi)星，但它們非常善于協(xié)調(diào)自己。”。“它們有一個推進(jìn)系統(tǒng)，這使它們非常靈活，它們可以進(jìn)行避撞機(jī)動。相反，被遺棄的物體沒有能力相互遠(yuǎn)離。”
在這些古老的廢棄物體中，SL-16是俄羅斯天頂火箭的巨型9.9噸(9公噸)、36英尺(11米)長的上面級，是最令人擔(dān)憂的來源。
LeoLabs目前正在監(jiān)測這些火箭級中的18個，這些火箭級在海拔約520英里(840公里)的“惡劣街區(qū)”之一環(huán)繞地球。從這個高度看，碎片需要幾個世紀(jì)才能下來。與此同時，火箭繼續(xù)與數(shù)以千計的其他報廢航天器和數(shù)百萬計的碎片交叉。
“它們就像一輛沒有司機(jī)、沒有剎車的黃色大校車，”麥克奈特說。“而且風(fēng)險是累積的。這些火箭中的一級很快就會發(fā)生碰撞，這并不令人意外。”
這些火箭的巨大尺寸意味著碰撞將產(chǎn)生大量的空間碎片，這些碎片將把糟糕的鄰居變成更糟糕的鄰居，可能會引發(fā)凱斯勒綜合癥，這是一種令人恐懼的不可阻擋的碰撞級聯(lián)場景，就像2013年奧斯卡獲獎電影《地心引力》中描述的那樣。
哈佛史密森天體物理中心的天文學(xué)家和天體物理學(xué)家、太空碎片專家喬納森·麥克道爾告訴space:“如果你擔(dān)心像凱斯勒綜合癥這樣的場景，概率主要由兩個大東西相互撞擊決定，因為這將產(chǎn)生迄今為止最多的碎片，然后引發(fā)連鎖反應(yīng)。”
麥克道爾補(bǔ)充說，火箭級的問題，雖然不是俄羅斯技術(shù)獨(dú)有的，但與俄羅斯的前任蘇聯(lián)經(jīng)常追求的發(fā)射器設(shè)計有關(guān)。歐洲、美國甚至中國使用的大多數(shù)火箭都依賴于龐大的第一級，這些火箭在發(fā)射后不久就返回地球，并使用相對較小的上面一級將有效載荷送入軌道。
“例如，美國通常會使用半人馬上面級，它使用液態(tài)氫，”麥克道爾說。“這種燃料每加侖行駛里程更高。所以一個更小的火箭可以做同樣的工作。俄羅斯人使用的是煤油或肼，這是能量較低的化學(xué)推進(jìn)劑，需要更大的火箭來完成同樣的任務(wù)。”

近地空間的一些區(qū)域比其他區(qū)域更加雜亂。(Image credit: ESA)
達(dá)倫·麥克奈特是LeoLabs的高級技術(shù)人員。
Darren McKnight是LeoLabs的高級技術(shù)人員，Leo labs是一家位于加州的私人公司，負(fù)責(zé)繪制軌道交通圖。McKnight是國際宇航科學(xué)院空間碎片委員會的成員，在該委員會中，他為編寫關(guān)于空間碎片減緩專題的立場文件做出了貢獻(xiàn)。他對開發(fā)管理空間碎片問題的技術(shù)解決方案和鼓勵空間利用的可持續(xù)做法感興趣。
McKnight擁有美國空軍學(xué)院工程科學(xué)學(xué)士學(xué)位、新墨西哥大學(xué)機(jī)械工程碩士學(xué)位和科羅拉多大學(xué)航空航天工程博士學(xué)位。
2.俄羅斯的SL-8火箭級和冷戰(zhàn)時期的間諜衛(wèi)星
1月27日的未遂事故涉及另一種類型的俄羅斯火箭末級——1.54噸(1.4公噸)的SL-8。根據(jù)麥克奈特的說法，俄羅斯在其較小的火箭家族Kosmos中使用的這個火箭級在20世紀(jì)60年代至90年代期間將大約145顆間諜和通信衛(wèi)星運(yùn)送到605英里(975公里)的高度。這些衛(wèi)星，每顆質(zhì)量為1760磅(800公斤)，已經(jīng)不再使用，仍然在污染近地空間的這一部分，發(fā)射它們的火箭也是如此。
“這些物體已經(jīng)在那里逗留了幾十年，”麥克奈特說。“如果它們都是在1990年發(fā)射的，其中一顆在2023年經(jīng)歷碰撞的概率將在20%左右。[1月27日]我們幾乎已經(jīng)經(jīng)歷過了。在這種情況下，你只能祈禱好運(yùn)。”
最近的未遂事件中涉及的衛(wèi)星也是俄羅斯的財產(chǎn)——1998年由天頂火箭發(fā)射的1760磅(800公斤)的宇宙2361號間諜衛(wèi)星。

據(jù)專家稱，軌道上最危險的東西已經(jīng)存在幾十年了。 (Image credit: NASA)
喬納森·麥克道爾是哈佛史密森天體物理中心的天文學(xué)家和天體物理學(xué)家。他的主要研究重點是黑洞、類星體和遙遠(yuǎn)星系中的高能X射線輻射源。他是美國國家航空航天局X射線天文臺錢德拉團(tuán)隊的成員，但也作為一名領(lǐng)先的空間碎片專家而聞名。McDowell是Jonathan's Space Report的作者和編輯，這是一份通過電子郵件分發(fā)的記錄衛(wèi)星發(fā)射的時事通訊。
麥克道爾擁有英國劍橋大學(xué)的數(shù)學(xué)學(xué)士學(xué)位和劍橋大學(xué)的天體物理學(xué)博士學(xué)位。
3.中國反衛(wèi)星導(dǎo)彈測試碎片
2007年，較大的SL-16火箭級所在的糟糕街區(qū)成為歷史上最嚴(yán)重的碎片制造事件之一的發(fā)生地——中國反衛(wèi)星導(dǎo)彈試驗的目標(biāo)是該國自己的一顆報廢氣象衛(wèi)星。反衛(wèi)星導(dǎo)彈擊中了1650磅(750公斤)的Fēngyún航天器，在537英里(865公里)的高度軌道上運(yùn)行，速度為18000英里/小時(29000公里/小時)，將其粉碎成數(shù)千個碎片。這些碎片就像臺球桌上的球一樣，在撞擊時向四面八方散開，污染了距離füngyún原始軌道數(shù)百英里的近地空間。
麥克奈特說，這些碎片中的一些在地球表面上方高達(dá)1060英里(1700公里)和低至217英里(350公里)的地方被探測到。可以說，這些碎片的大部分與9.9噸重的SL-16火箭級在同一個糟糕的街區(qū)，無法避免。
在事件發(fā)生后不久，地球上的雷達(dá)就可以跟蹤到3500塊足夠大的füngyún碎片，其中有2800塊仍然完全失去控制，在地球上四處亂飛，威脅著它們所經(jīng)之處的一切。
“這個單一事件的碎片可能是去年發(fā)生的約15%的會合(接近其他物體)的原因，”麥克奈特說。"每隔15分鐘，我們就會發(fā)布包含這次碰撞碎片的連接信息."
McKnight補(bǔ)充說，總體而言，LeoLabs在2022年發(fā)出了40萬次會合警報，當(dāng)其他空間物體的軌跡與他們的航天器太近時，會警告航天器操作員。

專家們擔(dān)心一些地區(qū)的空間碎片數(shù)量太高，無法從地球大氣層的清潔效應(yīng)中受益。(Image credit: ESA)
4.地球觀測衛(wèi)星環(huán)境衛(wèi)星和大地衛(wèi)星
廢棄的歐洲地球觀測衛(wèi)星Envisat在480英里(800公里)的高度環(huán)繞地球，這低于兩個主要的壞鄰居。然而，由于其龐大的體積，這顆衛(wèi)星在令人擔(dān)憂的天體名單中占據(jù)了突出的位置。
2012年早逝的Envisat重約8.8噸(8公噸)，是軌道上最大的太空垃圾之一，也是歐洲航天局(ESA)聲譽(yù)的一大污點，ESA以其在太空可持續(xù)發(fā)展方面的領(lǐng)先地位而自豪。
美國宇航局也有廢棄的地球觀測碎片。自20世紀(jì)70年代以來，美國航天局已經(jīng)發(fā)射了九代Landsat衛(wèi)星，其中只有兩顆仍在運(yùn)行。重量在1到3噸之間，Landsat衛(wèi)星在430到560英里(700到900公里)的高度繞地球運(yùn)行。沒有一顆已經(jīng)退役的衛(wèi)星在其壽命結(jié)束時成功脫離軌道。
美國國家大氣和海洋管理局(NOAA)也留下了相當(dāng)多的太空垃圾。自20世紀(jì)60年代以來，NOAA已經(jīng)發(fā)射了24顆極地軌道氣象衛(wèi)星，這些衛(wèi)星在430至560英里(700至900公里)的高度圍繞地球運(yùn)行。這些衛(wèi)星中的17顆，每顆重量在1到3噸之間，現(xiàn)在已經(jīng)報廢，但仍在穿越高風(fēng)險社區(qū)的路上。

歐洲的地球觀測衛(wèi)星Envisat在2012年過早死亡，成為最危險的太空碎片之一。(Image credit: ESA)
5.哈勃太空望遠(yuǎn)鏡
標(biāo)志性的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡可能還有十年或更長的壽命，但一旦任務(wù)結(jié)束，它有可能變成一塊令人不安的碎片。
這位經(jīng)驗豐富的宇宙觀測者重達(dá)12.4噸(12.2公噸)，比Envisat和可怕的SL-16火箭級都要重。哈勃的軌道相對較低，距離地球表面約332英里(535公里)，因此可能只需要幾年時間就可以螺旋返回地球。然而，由于它的尺寸，望遠(yuǎn)鏡不太可能在重返地球大氣層時完全燒毀。望遠(yuǎn)鏡燒焦的身體很可能會落在地球表面，吸引紀(jì)念品收藏家，但也很可能對空中的飛機(jī)或地面的人類和基礎(chǔ)設(shè)施造成損害。因此，哈勃的操作人員必須確保望遠(yuǎn)鏡有足夠的剩余燃料，以便在任務(wù)結(jié)束時以可控的方式降低高度，并引導(dǎo)它安全地濺落在海洋中。

哈勃太空望遠(yuǎn)鏡有一天可能會變成一個具有潛在危險的太空碎片。(Image credit: NASA)
6.太多星座衛(wèi)星
對于SpaceX的Starlink和OneWeb運(yùn)營的網(wǎng)絡(luò)等衛(wèi)星巨型星座帶來的風(fēng)險，專家們的看法有些不同。這些星座推動了軌道衛(wèi)星數(shù)量的大幅增長，這在過去十年中我們已經(jīng)看到了，在未來幾年還將繼續(xù)看到。
根據(jù)LeoLabs(在新標(biāo)簽中打開)的說法，在世界上第一顆衛(wèi)星(蘇聯(lián)的Sputnik 1)于1957年發(fā)射后的頭50年里，10，000個物體，無論是死的還是活的，都聚集在低地球軌道上。然后新的太空革命到來了，僅僅14年，這個數(shù)字翻了一番。據(jù)LeoLabs報道，截至2022年底，在這個被頻繁使用的空間區(qū)域有超過21，000個物體。
英國空間碎片專家、英國南安普頓大學(xué)航天學(xué)教授休·路易斯告訴Space.com，SpaceX是世界上最大的衛(wèi)星運(yùn)營商，截至2023年2月，在軌運(yùn)行的航天器超過3500艘，其管理碰撞風(fēng)險的態(tài)度值得稱贊。該公司的自主防撞系統(tǒng)使衛(wèi)星能夠在每次以十萬分之一的碰撞概率記錄一個經(jīng)過的物體時進(jìn)行機(jī)動。相比之下，美國國家航空航天局只會避開那些碰撞概率為萬分之一的東西。
休·劉易斯是英國南安普頓大學(xué)的航天學(xué)教授，也是原位和遠(yuǎn)程智能傳感卓越中心的聯(lián)合主任。
休·劉易斯是英國南安普頓大學(xué)的航天學(xué)教授，也是原位和遠(yuǎn)程智能傳感卓越中心的聯(lián)合主任。他在空間碎片和空間可持續(xù)性領(lǐng)域工作了20多年，是《損害空間碎片模型》的作者。Hugh代表聯(lián)合王國航天局出席機(jī)構(gòu)間空間碎片協(xié)調(diào)委員會(IADC)的會議，并主持第2工作組(重點是空間碎片建模)。
Hugh還作為空間碎片、空間操作和空間態(tài)勢感知方面的專家代表聯(lián)合王國航天局出席了聯(lián)合國和平利用外層空間委員會(COPUOS)的科學(xué)和技術(shù)小組委員會會議。
盡管如此，劉易斯說，鑒于SpaceX的目標(biāo)是部署多達(dá)42，000顆Starlink衛(wèi)星，是目前在軌衛(wèi)星的10倍以上，以及其他運(yùn)營商排隊進(jìn)入市場，即使是這種低概率，隨著時間的推移，發(fā)生碰撞的概率在統(tǒng)計上也很高。
“殘余風(fēng)險是一個潛在的問題，因為接近的數(shù)量繼續(xù)上升，”劉易斯說。“隨著他們演習(xí)的次數(shù)繼續(xù)增加，也許盡管做了所有這些努力，他們?nèi)匀粫砣肱鲎病５透怕适录蕉啵l(fā)生碰撞的總體概率就越高。”
麥克道爾說，雖然SpaceX獨(dú)自一人可能能夠以高可靠性管理其Starlink星座，但一旦多個這樣的星座共享同一軌道區(qū)域，情況將類似于管理一個大城市的交通。
麥克道爾說:“從現(xiàn)在起的5年或10年內(nèi)，我們可能會有2萬到10萬顆衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行。”。“我非常懷疑這樣一個數(shù)字能否安全運(yùn)行。只要有一家公司在他們的數(shù)據(jù)庫中輸入了錯誤的數(shù)字，出現(xiàn)了錯誤的數(shù)據(jù)，突然間，你所有的安全計算都不再有效，你就會以撞車而告終。”
無論發(fā)生什么，在未來幾年，我們肯定會聽到更多關(guān)于太空碎片和衛(wèi)星碰撞的消息。