故障 马斯克的星链卫星,科学家说约 3% 失效了( 二 )


2. 失效卫星更容易导致碰撞
成功发射且正常服役的卫星受信号控制,可以变轨、避让、调节角度,而失效卫星再也不受人控制,基本就是「随缘」飘在太空中,还会因为地球摄动(一种因受其它天体的吸引或其他因素的影响在轨道上产生的偏差)而偏离轨道。
很多失效卫星是被遗弃的状态,再也没有人关心它们,也不知道它们究竟绕着地球转到哪里了,这大大增加了新发射的卫星和失效卫星碰撞发生的风险。
比如 2009 年 12 月,中国发射的长征四号火箭的第三级和前苏联 1989 年 2 月发射的废弃卫星,在南极上空 991 公里处差点高速相撞,两者最接近时,距离可能只有 12 米。
故障 马斯克的星链卫星,科学家说约 3% 失效了
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▲ 擦肩而过
3. 碰撞后的碎屑重复导致上述两个问题
发生碰撞后会,失效卫星会产生大量的碎屑,大部分碎屑会分散在失效卫星的轨道里继续绕着地球转,既占用轨道资源,又会增加碰撞的概率,小部分碎屑会散射出去飘荡在太空里。据科学家推测,目前毫米级以上的碎屑可能数以亿计。
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▲ 欧洲航天局制作的碎屑推测图
这些碎屑威力有多大呢?
在高 300 – 450 公里的近地轨道上时,太空碎屑的运行速度可能达到每秒 7 – 8 公里。当它们在 36000 公里高度的地球静止轨道上时,速度则高达每秒 3 公里。
如果两个每秒 7 公里飞行速度的物体在太空相撞,10 厘米左右的碎屑可能破坏整个航天器或卫星,1 厘米左右的碎屑可能击穿太空舱,即使是地球上毫不起眼的 1 毫米左右的碎屑,都可能造成伤害。
一块 10 克重的太空垃圾撞上卫星,相当于两辆 100 km/h 的小汽车相互碰撞,卫星可能在 1.5 秒内被打穿或直接击毁,还会直接威胁到航天员的生命安全。
国际空间站就是卫星碎屑的「活靶子」,2016 年 4 月,国际空间站上的对地观景台玻璃出现了一个直径 7 毫米的裂纹,正是被一块小碎屑击中产生的。
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▲ 想象一下玻璃瞬间碎裂的后果
解决失效卫星,大部分靠天失效卫星潜在隐患这么大,怎么解决呢?
答案是:大部分靠天。
1. 遗弃法
回收风险大,成本高,失效卫星最终的命运就是孤零零地继续围绕着地球转动。人们唯一能做的就是等待卫星自己逐渐分解,或者慢慢坠入大气层燃烧殆尽,周期一般较长,可能需要几十年。
2.「火化」法
设计卫星之初,部分卫星预留了一部分电量和燃料,等待卫星濒临失效的时候,点燃所剩无几的燃料,把卫星推向大气层燃烧。
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▲ 星链计划官网介绍,卫星寿命终止时,会利用机载推进系统进行离轨
不过,卫星是一个精密化设计的仪器,内部空间寸土寸金,看似简单的「留后门」操作,可能会带来成本上升或风险增大等问题,所以有很多卫星是没有这个设计的。
3. 太空葬
有些卫星属于中高轨道卫星,离地球大气层太远,最终被推向的不是大气层,而是太空。
不过由于一般卫星预留的燃料很少,不足以让失效卫星飞向太空深处,仅仅是飞向不重要或用不着的太空轨道,仍然会围绕着地球。
4. 主动清理
2016 年 6 月 25 日中国「长征七号」成功发射,一台名为「遨龙一号」的空间碎片主动清理飞行器一同进入太空,被誉为「太空清道夫」,可以用机械臂抓取卫星和太空碎片,带入大气层烧毁。
故障|马斯克的星链卫星,科学家说约 3% 失效了】除了用机械臂抓取,还有喷射网捕获失效卫星,激光射击失效卫星等方法。可以这样说,「保守疗法」仍占多数,主动治疗手段也越来越多。
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前进!前进!前进!俄国科学家齐奥尔科夫斯基说过:「地球是人类的摇篮,但是人类不能永远生活在摇篮里。」
随着社会进步,人类享受着地球摇篮保护时,也面临着部分资源短缺的境地,生产力和生产水平的提升总是受限于人类文明的发展客观进程,不断催生不可调和的资源矛盾,最终走向经济危机甚至战争。
如果我们能进一步探索和开发太空资源,一定程度上可以缓解或解决这种「地球病」。发射卫星是人类真正走入太空的第一步,无数个纪元以后,必将被新人类载入史册。

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