航天科普:人造卫星也有“公墓”?带你逛逛传说中的“坟场轨道”
发布时间:2020-12-07
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人是有寿命的,人类去世之后,往往会被安葬在墓地里面。但你知道吗,人造卫星、宇宙飞船也是有“寿命”的,那么当卫星“寿终正寝”的时候,它们将去往何处呢?

来源|大全数据资料1

危险的太空垃圾其实,如果地面上的指挥中心不加以管制的话,人造卫星完成任务,到达寿命之后,依然会环绕地球运动,变成“漂浮”在太空中的垃圾。

斯普特尼克1号是苏联发射的第一颗人造卫星,也是人类历史上第一颗人造卫星,目前为止,全世界有至少七个国家掌握着独立发射人造卫星的技术,一共向太空发射了近四千颗人造卫星。这些卫星环绕在地球周围,有的在正常运行工作,但大部分已经达到了寿命。

根据美国航天局的统计,目前至少有一亿块太空垃圾(包括卫星残骸以及破损的航天飞行器碎片)在环地球运行。或者,你可以理解为,我们的家园就在一个庞大的“垃圾站”里。

来源|人民号 天文在线

但是,与我们生活中的垃圾不同,这些卫星的残骸是处在高速运动状态的。它们之中有相当一部分在离地面三四百公里左右的近地轨道上高速运行,速度约为每秒七至八公里。

想象一下,你一出家门,四面八方都是一些无人驾驶且不受控制的高速跑车,这会是什么感觉?

在电影《地心引力》中,女主人公及其他宇航员就是在出舱执行修复工作期间,遇到俄罗斯发射导弹击毁其一颗废弃间谍卫星,爆炸产生的碎片击毁大量航天器并冲向“探索者”号,将其与哈勃望远镜一同撞毁,导致船舱里的宇航员全部遇难。

在现实世界中,至少发生了6次卫星相撞的事故。

第一次是在美国东部时间2009年2月10日上午11时55分,美国铱星33与俄罗斯已报废的宇宙-2251卫星在西伯利亚上空发生相撞。

来源|搜狐

除了相撞的航天器会损坏甚至直接报废,碰撞后产生的碎片对其他的航天器也是个不小的威胁!

据计算,一块直径为10厘米的太空垃圾碎片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。

经模拟,如果两个天宫二号大小的航天器在近地轨道相撞,所产生的碎片可能会让人类在未来十几年内都无法安全地发射卫星。

来源|哔哩哔哩

因此,为了在轨或即将发射的航天器能正常安全运行,人类非常有必要合理地处理这些“退休”的卫星。

2

“火葬”聪明的人类想出了很多方法,第一种方式就是“火葬”。这里所说的“火葬”并不是真的一把火把这些太空垃圾烧了,而且太空中没有氧气,想要将东西点着,可不是那么简单。

这里讲的“火葬”是让报废的卫星减速下降,回落地球,在下落的过程中,卫星会与地球上的大气层剧烈摩擦,产生足够高的温度,从而被烧蚀殆尽。

如果卫星或航天器的体积太大,不能完全燃尽,碎片就可能落到地面,因此退休的卫星与航天器坠毁时,都会“瞄着”地球上人烟稀少的荒芜地带,或者是广阔的海洋,尽可能减少对人类的正常生活的影响。

来源|电影《地心引力》

在南太平洋中央有个特殊的位置叫作“尼莫点”,也叫海洋远极,平均来看,这里距离任何一片陆地都非常的远。从“尼莫点”到离它最近的一片陆地,也足足有2688千米!

正因如此,很少会有人乘船到访“尼莫点”,甚至几乎不会路过这里。于是,“尼莫点”成为废弃航天器理想的坠落点。

对于大多数国家而言,火箭升空过程中被丢弃的部分以及低轨道卫星与航天器穿越大气层的坠落点都会选择在尼莫点,因此,尼莫点也成了近地卫星的“公墓”。

来源|环球解密

3

“天葬”对于距地面三四百千米的近地轨道卫星,让“退休”的它重返地球或许是个好办法。但是对于远在36000千米之外的地球同步卫星来说,就不那么容易了。于是人们想了第二种处理报废卫星的方法——“天葬”。

“天葬”,顾名思义是把卫星“挂”在遥远的天上。这种方法不会使卫星下降,而是把它上升到比地球同步轨道更高一些的轨道,这里被称为“墓地轨道”,也叫“坟场轨道”。

墓地轨道的高度足够高,这里的卫星也足够稀疏,得以保证了不会对在运行中的同步卫星造成影响,保证了它们的安全。

来源|凤凰网科技

1997年,机构间空间碎片协调委员会(英文全称Inter-Agency Space Debris Coordination Committee,缩写IADC)制定了一套规章,以保证同步轨道环能够保持洁净,没有废弃卫星。

该组织指定,地球同步卫星卫星寿命终结时,应该被推进到同步轨道环上空300公里处的“坟场轨道”。

2006年,俄罗斯的“快车”—AM11号通信卫星被太空垃圾击中失效后,就被地面控制站送进了“太空坟场”。

来源|Pexels

如今,人类已经进入了“信息的时代”,卫星通信作为其中重要的一环,已经融入到了我们生活的方方面面。

随着民营航天事业的兴起,卫星的体积越来越小,数量越来越多,太空垃圾的处理在很长一段时间内都将成为人类不可避开的难题。

“尼莫点”与“坟场轨道”的存在暂时解决了“退休”卫星与航天器的去处,但人类依然有必要探索新一代太空垃圾处理技术。

近日,欧洲航天局表示他们将与ClearSpace公司达成合作,启动“首次碎片清除计划”,试图利用定制的航天器将太空垃圾带回地球。未来又会出现哪些新的处理太空垃圾的手段呢?让我们一起期待!

来源:数字北京科学中心

审核专家:鲁暘筱懿

行星物理学博士,国家遥感中心副研究员

 

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