锦绣未央中长乐表哥扮演者( 三 )


采访人员:您说形势越来越严峻,是否可以理解为碎片多了会对正常运行的航天器等产生威胁、发生撞击事件?
刘静:如果了解了空间碎片的特点之后,我们就会明白它的危险性和研究的必要 。碎片不是静止的,它们在轨道上的运行速度很高,接近每秒8000米,甚至更高,所以,即使是相当小的垃圾碎片在碰撞中也会伤害甚至毁坏卫星——10克重的空间碎片所产生的太空撞击能量,相当于地面上一辆时速100公里行驶的汽车撞击所产生的能量 。更为关键的是,虽然太空是无限的,但真正可以为人类所用及常用的空间是很有限的,而且多数碎片原是航天器的一部分,所以它们往往集中分布在卫星轨道密集的高度和区域 。目前来看,300千米到2000千米之间是空间碎片密度最高的区域,在800千米和1400千米高度上最密,在2万千米和地球同步轨道高度上也有较多的空间碎片 。如果在某种高度空间碎片的密度不断增大,碎片彼此又碰撞,又产生出更多的小碎片 。如此往复,形成恶性循环导致碎片剧增,将使航天活动无法进行,近地空间完全失去使用价值 。
采访人员:看来,空间碎片的问题很严重,成为了人类航天事业发展的拦路虎 。现在,已经发生了卫星相撞事件 。
刘静:虽然近期碎片直接撞击卫星的风险还是相对低的,但碰撞事件还是时有发生 。1996年7月,法国一颗名叫“樱桃”的军用卫星被一块太空垃圾击中,而这块公文包大小的垃圾是10年前法国“阿丽亚娜”火箭末级爆炸后产生的残骸,所幸的是这块在太空中高速游荡的碎片并没有直接击中卫星,而是击中了卫星的平衡臂,使卫星严重倾斜,曾经一度失去控制 。
更多的撞击事件是由小的碎片造成的 。从空间回收的航天器表面上看到的累累伤痕就是空间碎片向人们发出的警示 。1983年6月美国航天飞机“挑战者号”以每秒5000米的相对速度与0.2毫米宽的含钛油漆碎片相撞,在舷窗上产生了一个4毫米直径的深坑 。1999年6月航天飞机“发现者号”在空间飞行了10天,其轨道高度为390千米,返回后发现其共有64处撞击痕迹,其中舷窗受到50次撞击 。再如,在这些碎片的作用下,著名的“哈勃”望远镜已经伤痕累累,外表遍布凹坑和划痕 。空间碎片是人类不注重空间环境保护的结果,反过来对人类的航空事业构成了威胁,如果不加以重视和研究,再先进的航空器到了太空也有可能机毁人亡,太空探索也因此面临前功尽弃 。
怎样应对碎片的威胁?
监测、躲避、防护已成为现代航天工程的“必修课”,美国、俄罗斯及欧洲一些国家已建立空间监视网,对碎片动向实时跟踪
采访人员:随着技术的进步,人类的航天发射在不断增多,但太空垃圾对我们的太空利用构成了威胁,人类该如何应对呢?
刘静:空间碎片问题的解决,必须和航天工程紧密结合,必须贯彻于航天活动的全过程 。大体的思路和对策有三个方面,一是监测并躲避空间碎片,避免碰撞;二是对航天器本身进行防护;三是清除太空垃圾,保护空间环境 。
躲避,主要是躲避这些可观测到的大的碎片,而监测是“躲避”的基础工作,监测的目的就是要发现和确定这些碎片的轨道、速度、运行位置等,以及发现新的碎片,并能够完整、及时、连续地获得精确的轨道资料 。美国、俄罗斯及欧洲一些国家已建立空间监视网,时刻监视碎片行踪 。
想想大碎片的数量和地外空间的广阔性,就会理解监测工作的艰巨性和复杂性 。而要想躲避空间碎片,还需要比较发射的航空器和空间碎片在各个时刻的位置,计算碰撞概率,判断是否会发生碰撞 。如果预测到哪一个碎片有可能跟航天器相交了,有碰撞的危险了,这个时候就应调整航天器的轨道,躲避可能的碰撞 。
采访人员:看来,对空间碎片的监测已经成为各种航天器如卫星、航天飞机发射之前一个必要的步骤 。
刘静:是的,这个事情很重要 。由于大碎片的撞击十分猛烈,所以必须躲 。每次发射航天器前,要核实在这个时刻发射升空后是否会碰到碎片,如果碰到,就要改,改发射时间、甚至改变轨道,这被称为发射预警 。其实不仅是发射前,在空间运行工作期间也有个碎片预警和改变轨道的问题,因为新的碎片可能随时都会产生 。比如,欧洲的斯波特卫星,平均每年要躲四次,也就是说要变轨四次以躲避碎片撞击,这实在是一件影响很大的事,在变轨过程中,高度一变其承担的空间实验要停下来,但又不得不变,否则撞上碎片可能会完全报废 。我国也十分重视空间碎片预警工作,正在逐步建立风险评估、预警和机动规避的体系 。

推荐阅读