2018-02-10资讯

人造卫星相撞同归于尽

2009年2月10日,人类历史上首次发生了两颗人造卫星相撞的事件。

太空中有记录的太空垃圾数量超过50万个
太空中有记录的太空垃圾数量超过50万个

2009年2月10日,人类历史上首次发生两颗人造卫星相撞的事件。

1957年人类开启航天时代以来,人类已经向太空发射了数以千计的各类航天器,在这一过程中,产生了大量的太空垃圾。

在地球轨道上,仅仅是被编号并进行跟踪的太空垃圾就有超过50万个。

因此很自然的,太空垃圾与航天器之间的碰撞并非完全不可能,历史上也确实发生过数次太空垃圾与航天器碰撞的事件,比如1996年法国“樱桃”(Cerise)电子情报卫星被太空垃圾撞击的事件等等。

然而,两颗完整的人造卫星之间发生碰撞,这还是头一次。

1996年,法国“樱桃”卫星被太空垃圾撞断桅杆示意图
1996年,法国“樱桃”卫星被太空垃圾撞断桅杆示意图

01美俄卫星的相撞

2009年2月10日国际标准时间16:56,一颗美国商业卫星“铱星33号”(Iridium 33)与一颗俄罗斯军用卫星“宇宙-2251”(Cosmos-2251)在俄罗斯西伯利亚北冰洋沿岸的泰梅尔半岛上空大约789公里高度上相撞。

撞击发生时两颗卫星的相对速度高达每秒11.7公里,撞击的结果是两颗卫星“同归于尽”。

美国“铱星-33号”
美国“铱星-33号”

俄罗斯“宇宙-2251”卫星
俄罗斯“宇宙-2251”卫星

宇宙-2251重950公斤,是一颗俄罗斯军用通讯卫星,于1993年6月16日发射升空。在这次撞击发生之前,早在1995年这颗卫星就已经失效,成为了不受控的太空垃圾。

美国的“铱星-33”属于大名鼎鼎的美国铱星公司,该卫星重量560公斤,属于铱星公司构建的66颗铱星组成的商业通讯网络中的一颗,于1997年发射升空,撞击发生时尚处于工作状态。

02撞击后果

1999年2月10日,人类历史上首次卫星相撞事件发生位置示意图
1999年2月10日,人类历史上首次卫星相撞事件发生位置示意图

根据美国宇航局的分析,这次卫星意外相撞事件产生了至少1000个直径大于10厘米的碎片,而更小的碎片还要多得多。截止2011年7月份,美国太空监视网络已经测算了此次事件中产生的超过2000块单独的碎片并对其进行编号和跟踪。

不过,随着这些碎片轨道高度逐渐衰减,在随后的几年时间里,其中的大部分碎片都会逐渐坠入地球大气层被销毁。截止2014年年初的数据,该次事件中产生的较大碎片中已经有将近1/4的碎片坠入了地球大气层。

撞击发生20分钟之后碎片的分布情况
撞击发生20分钟之后碎片的分布情况

撞击发生50分钟之后碎片的分布情况
撞击发生50分钟之后碎片的分布情况

尽管轨道参数有差异,但这些太空碎片对在轨运行的完好航天器仍然构成了一定威胁。

比如在2012年3月24日,由于地面监测到一片属于原来“宇宙-2251”卫星的碎片正飞向国际空间站,于是国际空间站立即启动紧急避险方案,六位当时正在空间站上值班的宇航员马上被分别疏散到两艘与空间站对接的“联盟”号飞船上,以便在不测发生时随时撤离,好在最后有惊无险。

03如何避免?

要想避免碰撞,首先在于及时向卫星拥有人发出预警信息,并由后者指令卫星做出规避机动。

但是这样做也有诸多顾虑,比如这样可能加速消耗卫星燃料储备,从而缩短卫星工作寿命,再有这种机动也有可能影响卫星所承担的工作。

以铱星公司为例,一旦有太空垃圾可能飞到某个铱星附近,最近距离预计会小于5公里时,相关监视机构就会向铱星公司发出规避预警。

但是这样的预警铱星公司每周要接到超过400次,如果每次都做出规避机动,代价可想而知。实际上,真正发生碰撞的概率是非常低的,但也并非为零,所以这就是一种权衡和评估的问题。

撞击发生后铱星33号主要碎片的地面监视画面
撞击发生后铱星33号主要碎片的地面监视画面

当然,这些事件也促使我们思考,该如何减少太空垃圾的数量和密度。

我想应该从两个方面去考虑:首先是如何尽量少产生新的太空垃圾,这方面就需要国际社会进行立法规范,比如卫星报废前的强制离轨,以及禁止动能反卫星武器实验等等;

而对于已经存在的太空垃圾,也应该通过国际合作,开展清理行动,进而大大降低未来航天器遭受破坏的危险。

不同轨道高度上太空垃圾的分布密度,可以看到在接近800公里的高度上铱星33-宇宙2251卫星相撞产生的大量太空垃圾造成的显著影响
不同轨道高度上太空垃圾的分布密度,可以看到在接近800公里的高度上铱星33-宇宙2251卫星相撞产生的大量太空垃圾造成的显著影响

(副标题:天文史上今天:首例人造卫星在轨相撞 卫星"同归于尽")

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