正如照片所示,它們在地球上形成了獨特的光環和球體。大部分太空垃圾靠近地面,也就是在距離地面200到300英裏的近地軌道上,這對宇航員及其航天器的安全構成了致命威脅。航天器會墜入大氣層,變成灰燼,但這個過程通常需要幾個月。仍有數以百萬計的空間碎片徘徊在距地面2萬英裏的地球靜止軌道上,從未散去。
這些碎片由廢棄的航天器和廢棄的衛星、火箭包裝、碰撞和對接過程中產生的金屬片、螺母和螺栓、不小心丟棄的工具、大塊凍結的火箭燃料以及載人飛船掉落的宇航員排泄物組成。1965年,在美國宇航員的第壹次太空行走中,雙子座4號宇航員愛德華·懷特丟失了壹只手套。在接下來的壹個月裏,這只手套以每小時1.75萬英裏的速度在太空中飛行,成為歷史上最危險的服裝物品,直到幾個月後在地球大氣層中化為灰燼。
俄羅斯的“和平”號空間站雖然為人類太空探索做出了巨大貢獻,但在運行過程中也產生了200多袋垃圾。當時的宇航員環保意識沒有現在這麽強,直接被丟棄到茫茫太空中。1994年,飛馬無人火箭爆炸,瞬間變成30萬塊直徑超過八分之壹英寸的碎片。[1]
令人驚訝的是,美國國家航空航天局和其他機構逐漸編目壹些太空垃圾。美國的雷達可以追蹤直徑小到十分之壹英寸的物體。太空垃圾如此受到關註,是因為它嚴重威脅宇航員和航天器的安全。壹小塊顏料可以在太空中以每小時數萬英裏的速度飛行。壹旦撞上國際空間站,很容易在空間站外殼上留下凹痕,甚至打碎玻璃。
垃圾源
美國國家航空航天局(美國國家航空航天局)憂心忡忡地宣布,2005年6月65438+10月17日,在南極上空885公裏處發生了壹起看似意外的“宇宙交通事故”——31年前發射的雷神火箭推進的遺物,與6年前中國發射的長征四號火箭CZ-4的壹個碎片相撞。這是典型的太空垃圾“宇宙交通事故”。
“太空垃圾”這個概念最早是由防空部隊的值班人員提出來的,因為監視太空的部門每天要監視5萬多個物體,太空垃圾經常會把他們搞糊塗。16年前,加拿大的壹個氣象臺宣布,英仙座附近發生了恒星爆炸。後來發現這只是壹顆廢棄的衛星被太陽光反射的效果。據《俄羅斯報》報道,在1987中,出現了量子模塊無法與和平號對接的情況,原因是連接器沒有擰緊。當時,經驗豐富的地面控制中心認為,艙外壹定有什麽東西幹擾了對接,於是派出調查組進行檢查,發現那裏有壹塊金屬碎片。
太空垃圾
在20世紀60年代之前,沒有人聽說過太空中有物體墜落,但從1973開始,每年都有數百塊太空垃圾墜落地球。但由於垃圾在穿過大氣層時與空氣的劇烈摩擦,垃圾在穿過大氣層前會自行燃盡,在大氣層的保護下自毀。幸運的是,到目前為止,還沒有大規模的太空垃圾墜落到地球上,所以並沒有傷害到人。
美國東部時間2009年2月10日淩晨11點55分(北京時間2月11點55分),美俄兩顆通信衛星在太空相撞,產生大量太空垃圾,極有可能對國際空間站構成威脅。
美國國家航空航天局說,還需要幾周時間來判斷事故造成的破壞程度,目前只追蹤到大約500塊大碎片。
根據其通報,碰撞發生在西伯利亞上空790公裏處。相撞的兩顆衛星分別是美國在1997年發射的壹顆銥星和俄羅斯在1993年發射的壹顆衛星。前者是銥星公司運營的66顆通信衛星之壹,後者是壹顆報廢的俄羅斯衛星。
這也是人類歷史上第壹次衛星相撞事故。
美國國家航空航天局太空垃圾跟蹤首席科學家Nicholas L. Johnson表示,雖然之前已經觀察到三次小型碰撞,但這是第壹次兩顆如此規模的通信衛星相撞。
近年來,隨著地球外層空間逐漸充滿人造物體,空間交通管制問題日益突出。
根據美國國家航空航天局的統計,地球軌道上大約有4,000顆運行中或報廢的衛星和火箭殘余物,此外還有大約6,000個可以看到和跟蹤的空間碎片。直徑超過壹厘米的太空垃圾有20多萬個。這些物體大多以20,000公裏/小時以上的速度運行。
地球軌道上的這些物體對衛星本身、航天飛機和國際空間站的安全構成持續威脅。
根據憂思科學家聯盟截至2009年6月65438+10月21的統計數據,目前在地球軌道上運行的衛星有905顆,其中美國443顆,俄羅斯91顆,中國54顆,最擁擠的地球同步軌道(高度35860km,赤道上空,傾角)。近地軌道(700公裏到2000公裏)有442顆。
2008年6月5日至10月,來自美國、歐盟、俄羅斯和中國的數百名空間安全專家在意大利羅馬召開國際空間安全會議,會議主題為“民用空間環境安全預警”。
本次會議的發起人之壹、安全世界基金會(SWF)的技術顧問布萊恩·威登(Brian Weeden)表示,直到現在,關於太空環境安全的討論還僅限於軍事範疇。
但他提醒,空間環境安全預警不僅對軍事活動至關重要,對民用航天器也是如此。因此,國際上必須建立壹個類似於目前民航系統的太空交通管制系統,以避免未來的混亂。目前,很少有企業和國家有資源獨立完成和運行這樣壹個系統。
早在1985年,美國政府主要智庫Aspin strategic groups就提出,地球同步軌道上的航天器數量每十年翻壹番,會顯著增加太空行為的難度和太空事故的可能性,因此有必要提高美國的太空監測和跟蹤能力。
這在很大程度上促進了美國太空監視網的進壹步完善。目前,這個網絡由分布在世界各地的25個陸基雷達站組成,可以發現在3萬公裏高空飛行的直徑只有10厘米的物體。到目前為止,他們已經跟蹤調查了數萬個繞地球飛行的空間物體,嚴密監視的在軌目標數量達到1.8萬個。
然而,要把分屬不同國家、用途不同甚至涉及軍事機密的衛星納入統壹的太空交通管制系統,技術上的障礙並不難克服,但政治上卻存在不可逾越的鴻溝。
華盛頓國防信息中心主任特裏薩·希欽斯(Theresa Hitchens)表示,隨著軍事投入的增加,迫切需要建立壹個中立的非軍事目的的數據共享系統,以確保透明度,避免摩擦。
目前正在運行的在線衛星跟蹤系統塞蕾斯Trak可以根據NORAD的監測數據跟蹤衛星在空間的運行情況,並每周提供壹份Socrates(斷言在空間遇到威脅的衛星軌道會合報告),預測未來壹周可能發生的衛星軌道交錯事件。
然而,由於俄羅斯衛星脫離了原定軌道,因此沒有預測到這次衛星碰撞。美國休斯敦約翰遜航天中心研究軌道碎片的專家馬克·馬特尼(Mark Matney)指出,俄羅斯衛星首先失控,偏離了原定軌道,從而造成了撞星事故。
但他也警告說,如果國際社會不能盡快采取措施,“我們知道這種碰撞遲早會發生。”
垃圾類型
太空垃圾的名稱很多:大的是已經“死亡”但仍在太空軌道上盤旋的衛星、空間站等航天器,廢棄的則攜帶火箭推進殘骸;中度,有意外爆炸形成的碎片。比如1996年6月3日,美國壹枚飛馬火箭爆炸,產生了約30萬個危險碎片。還有壹些小零件,比如爆炸螺栓,衛星背帶,分離星箭的彈簧,還有宇航員“扔來扔去”的垃圾。比如1965年,美國第壹次太空行走時,宇航員愛德華不小心丟了壹只手套(幸運的是,壹個月後,這只時速近28000公裏、人類歷史上殺傷力最大的手套墜入大氣層燒毀);更多的是極其微小的太空粒子,比如從飛船上掉下來的油漆顆粒。
添加圖片描述
那麽近地軌道到底有多少太空垃圾呢?據估計,自50年前太空時代開啟以來,大約有25,000件太空垃圾。因為這些物體很多在進入大氣層時就燃燒了,現在能看到的大概有9000塊。而且,如果航天器在600公裏的高空飛行,它將圍繞地球旋轉25至30年。如果在海拔1,000公裏的地方,可以飛到4001年。再高壹點,幾乎就成了永恒的對象。現在太空中這種“長壽”垃圾越來越多,清除起來會異常困難。
太空垃圾又稱空間碎片或軌道碎片,是指除工作中的航天器以外的太空中的人造物體,包括運載火箭和航天器在發射過程中產生的碎片;航天器表面材料的剝落和表面塗層老化產生的漆斑;航天器泄漏的固體和液體物質;火箭和飛船爆炸碰撞時產生的碎片[1]。
火箭科學家稱之為“軌道碎片”,但大多數人稱之為“太空垃圾”。不要小看這些太空垃圾的零零碎碎。據統計,直徑大於1厘米的空間碎片數量實際上超過110000個。
太空垃圾的計算機模擬圖
壹、1毫米以上的太空碎片超過三十萬個。妳對有這麽多垃圾感到驚訝嗎?其實說到底都是自己做出來的。