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国际空间站躲过两倍于己速度的一块太空垃圾,虚惊一场

佚名 科学 2020年10月06日

国际空间站躲过两倍于己速度的一块太空垃圾,虚惊一场

就在今天,国际空间站刚躲过一块太空垃圾。虚惊一场。


美国东部时间9月22日17:19(北京时间23日5:19),国际空间站控制中心临时启动俄罗斯进步号飞船推进器,持续推进150秒,改变空间站轨道高度,以便躲避一块太空垃圾。


大约1小时后,即美东时间18:21(北京时间6:21),这块太空垃圾以每秒14.6公里(国际空间站飞行速度7.66公里/秒)高速飞掠,距离国际空间站仅仅0.86英里(1.39公里)。


随后,NASA局长吉姆·布里登斯汀发布推文披露,为了躲避太空垃圾,国际空间站仅在2020年就进行了三次这种动作,并强调称「轨道垃圾越来越多了!」


通常国际空间站轨道高度约为408×410公里,以每小时27600公里(7.66公里/秒)绕地飞行,每92分钟绕行一圈。目前,国际空间站以及正在里面生活的三名美俄宇航员全都安然无恙,最多只是虚惊一场。


这块太空垃圾编号为2018-084CQ,46477,是2018年10月29日发射H-2A F40火箭一小片残骸。2019年2月6日这枚火箭上面级解体分成77块残片,其中只有5块再入烧毁,72块还在近地轨道游荡。


太空垃圾确实是在时刻威胁着空间站、在轨运行卫星等航天器。各种太空垃圾早已成为地球轨道日益凸显的严重公害。


太空垃圾,也被称为空间垃圾、轨道垃圾、空间污染、空间废物等(Space debris/ Space Junk),是指太空中(主要是指地球轨道)那些不再在轨使用的人造物体,主要包括废弃的航天器(火箭上面级、人造卫星、飞船),以及太空垃圾碰撞后产生的次生垃圾(更多更危险)。


自从1957年苏联发射第一颗人造卫星,人类从此跨入太空时代以来,整整63年间全球总计航天发射4000多次,从卫星地图SatelliteMap.com我们可以查询到,截至目前(2020年9月23日)全世界至少发射过19252颗卫星,其中多达13092颗成为太空垃圾(苏俄4730颗、美国4147颗、中国3424颗),在轨运行5677颗


按照轨道分布,大约63%集中在2000公里以下的低轨道,6%处在中地球轨道,29%位于3.6万公里的地球同步轨道。


根据美国太空监视网给出的数据:


●10厘米以上的太空垃圾——大约3.4万块。


●1~10厘米的太空垃圾——大约有90万块,只有2万多块可追踪。


●小于1厘米的太空垃圾——1.5亿块,无法追踪。


这只是截至目前的数据,随着太空产业的迅猛发展,今后每年上天的卫星数量至少递增4.4%,而太空垃圾总量将会增加几十倍甚至上百倍。一旦发生科幻片《地心引力》的那种灾难,太空垃圾就是呈指数级增长,后果无法想象,更无法承受。


要知道一块直径10厘米大小的太空垃圾,就可以彻底摧毁一个航天器。


命运多舛的挑战者号航天飞机,曾在1983年遭遇过一个直径仅为0.2毫米的涂料碎屑撞击,就导致舷窗玻璃破损,停飞了好一阵子(上图)。很难想象是吧,这么小的垃圾竟然会造成如此严重的后果。


正因为如此,第二年即1984年,挑战者号专程背上一个测试圆桶(上图),有一辆公共汽车那么大,送到近地轨道,就是为了专门挨太空垃圾的打。这个测试桶整整测试了6年,结果出乎意料:一共遭受上百万次撞击,肉眼看得见的撞击点就有32000个,平均每天遭受15次比较大的撞击。


难怪几乎所有的航天器(卫星、飞船、探测器、太空站),除了太阳能电池板外,基本都包裹得严严实实,就怕各种防不胜防的太空垃圾。


到底多小的太空垃圾才不会威胁到航天器呢?目前还没有一个权威性说法,一般认为只有微米级尺度,才不会对航天器造成损坏。


核心问题是,现在有没有非常棒的清除方案?




●欧洲空间局提出一种「渔网」方案,就是在近地轨道上设置一种特质渔网,捕获太空垃圾,然后打包坠入大气层烧毁——


太空清道夫来了,专治各种太空垃圾


这种清除方案已在2018年进行实测,效果不错,还要进一步改进。可以说这是目前最接近实际的清除方案。


●美国洛克希德·马丁公司提出了一种「吸引力法则」,利用磁铁吸力捕获废弃卫星,再打包坠入大气层焚烧——


太空垃圾飞行速度一般都在每秒3~7公里,无论是相对而行依靠磁力捕获,还是同向追踪依靠磁力捕获,都得想办法消除掉太空垃圾的巨大动能,想想搞定这个都得很科幻。


●英国Hempsell航天公司提出一种「墓地轨道」设想,利用猎手飞船捕获太空垃圾,送到36000公里以外的地球轨道,划定一个墓地轨道,专门堆放太空垃圾——


这种搬运工思维不可能彻底解决太空垃圾问题,只能算是针对地球同步轨道的一种权宜之计。


●中国空军工程大学一组研究团队构想出一种方法,通过威力强大的天基激光站,来清除太空垃圾。


清理太空垃圾,中国航天专家给出激光大炮方案


——看似粉碎机的方法真的管用吗?会不会是大垃圾变成了小垃圾?理论上来说,物质不可能被真正消灭掉,太空垃圾也同样。利用高功率脉冲激光摧毁小尺寸的太空垃圾,就是粉碎化的过程,但必须小到不可能威胁各种卫星、航天器的程度。当然这种方案还处在纸上谈兵阶段。


说实话,眼下还没有一种:技术上可行、成本上可控、操作上可靠的解决方案。甚至一些人悲观认为,这个硬骨头恐怕只能留给后代,推给2120年以后的科学家。


标签: 垃圾   轨道   太空   空间