太空垃圾未来航天器的威胁

大家都知道机场是会驱逐飞鸟的,这是为了避免高速运行的飞机与飞鸟相撞造成事故。有数据表明,一只体重为克的鸟与时速为公里的飞机相撞,将产生3吨的冲击力,如此巨大的冲击力可能导致极其严重的后果。

那么,速度更快的火箭是否也会碰到这样的问题,在太空中运行的航天器和卫星也会碰到这样的问题吗?可能大家会想,宇宙很空旷,没有什么会与它们相撞的。但是,事实上人类在征服太空的同时,也在地球轨道上留下了大量报废的航天器,产生了一批批的“太空垃圾”。

根据NASA的统计,地球轨道上有大约个运行中或报废的人造卫星和火箭残体,此外还有大约个可以看到并跟踪的太空垃圾碎片。直径超过一厘米的太空垃圾,更是多达20万个。这些物体大多数的运行速度,都在2万公里/小时以上。运行在地球轨道上的这些物体时刻对卫星本身的安全、航天飞机以及国际空间站的安全构成威胁。

根据计算,一块直径为10厘米的太空垃圾就可以将航天器完全摧毁,数毫米大小的太空垃圾就有可能使它们无法继续工作。最令人担心的是,太空垃圾的每次碰撞会产生更多的碎片,这是恶性循环。

太空垃圾主要由三种方式产生:

1、有意或无意的爆炸产生的航天器残骸;

2、宇航员粗心大意的过失;

3、卫星或火箭报废后的残骸。

在年,美国航天飞船“挑战者号”与一块直径0.2毫米的涂料剥离物相撞,导致舷窗被损,停止飞行计划;前苏联的“礼炮—7”号轨道站也多次被“尘埃”损坏。年,“阿丽亚娜”号火箭进入轨道后,不久便发生爆炸,这枚火箭的残骸使两颗日本通信卫星报废;年,美国发射的“发现者”号航天飞机与前苏联的火箭残骸擦肩而过,幸运的是地球上的指挥系统及时发来警告信号,它才幸免于难。

美国东部时间年2月10日,美国和俄罗斯的两颗通信卫星在太空相撞并产生大量太空垃圾,这些残骸极有可能对国际空间站构成威胁。

据计算,地球轨道上每个飞行物发生灾难性碰撞事件的几率为3.7%,发生非灾难性撞击事件的可能性为20%。值得庆幸的是,虽然每年都有太空垃圾坠落,但因为与大气层的剧烈摩擦使得它们燃烧殆尽,对我们正常生活影响不大。

既然危害这么大,各国都有什么样的应对措施?

美国:美国宇航局提出清理近地太空的激进方法。这被称作太空碎片清除系统(SpaDE),通过气体脉冲发射到目标碎片飞行路线上,增加太空垃圾的摩擦力,令其坠落到地球大气层里,使其燃烧焚毁。

中国:1、建立观测系统,年紫金山天文台成立,为中国航天领域建起安全预警系统;2、遨龙一号空间碎片主动清理飞行器在年随长征七号运载火箭发射升空。

日本:在日本本州岛冈山县一台远程控制雷达从年开始工作,该雷达主要作用是跟踪太空垃圾的移动。

国际空间站:为空间站安装5个铝制金属遮蔽罩,以降低太空垃圾对空间站的威胁,每个遮蔽罩重9公斤,宽0.6米、长0.9米。

各个国家都有应对措施,或是拉入大气层使残骸焚烧摧毁;或是将残骸推入更高的轨道,避免影响卫星或航天器的运行。

在飞行器报废后,有能力离轨即离开有用轨道,到更高的轨道去;对已经编号的碎片,进行跟踪,让航天飞机、空间站、卫星对较大碎片及时避让;飞行器在设计之初,就要考虑如何针对小碎片碰撞进行有效防护等问题。




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