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太空垃圾危机 发表评论(0) 编辑词条

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太空垃圾危机编辑本段回目录

Illustration: Simon C. Page

在天气晴朗的冬夜,当枝头的树叶完全掉落的时候,住在北卡罗来纳州阿什维尔的唐纳德·凯斯勒喜欢在自家屋子的后院平台上架起望远镜,观测蓝岭山脉上方群星璀璨的太空。虽然这台塞莱斯特望远镜算不上是最先进的家用天文仪,但却是这位退役的美国宇航局科学家最珍爱的东西。也正是在1978年,凯斯勒发表的一篇论文,使他在航天界名声鹊起。他是一位天体物理学家,当他被分配到休斯敦美国宇航局约翰逊航天中心环境效应项目组工作之后,便对人类扔在广袤漆黑太空的垃圾发生了兴趣。太空垃圾包罗万象,从螺丝帽到各种工具,从老化失效的卫星再到如学校巴士般大小的火箭推进器。:p>

他那篇开创性文章的标题是:《人造卫星频繁碰撞的结果:碎片带的诞生》。凯斯勒向世人描绘了这样一场恶梦:超过使用期的卫星和其他太空垃圾在不断堆积,总有一天碰撞将不可避免。而这些物体碰撞之后又会产生无数同样危险的碎片,于是又造成新的连锁反应。其结果将是,随着时间的推移,碎片的数量呈指数式增加,最后出现一条环绕地球的碎片带。他在文章中这样写道。:p>

当凯斯勒向世人发出这一警告时,刚好38岁。不过据凯斯勒回忆,当时他的上司并不鼓励他进行这方面的研究,他们对我的发现不感兴趣。然而,文章发表后,美国航天局立刻成立了轨道碎片项目组,并让凯斯勒负责研究这个问题。此后他的职业生涯便是跟踪宇宙垃圾,同时与其他国家的同行联手,努力降低太空垃圾形成的速度。他对轨道碎片大爆发周期的预测 --- 3040年出现一次 --- 已经成为著名的凯斯勒症候(Kessler syndrome)。:p>

虽然美国航天局官员在理论上接受了凯斯勒的推测,但在这个问题上仍然无所作为。因为捕捉和处理太空垃圾的成本极其高昂,而且困难重重,此外,他们还认为没有到火烧眉毛的时候。凯斯勒先生早在1996年就已经退休,尽管他的胡子开始灰白,但他仍然用望远镜扫视晴朗的夜空,盼望人类能拿出些办法。我担心不该发生的事情最终会不可避免地发生,他说。:p>

果然,2009210日,也就是在他论文发表刚过三十年之后,凯斯勒症候闪亮登场。大约在西伯利亚冻土带上方800公里的太空,两颗卫星正在遨游,各自的运行速度为每秒8公里。承担电话中继任务的铱星33号向北飞行。此刻,俄罗斯早已退役的通讯卫星宇宙2251号正在一条失控的轨道上像个醉汉踉跄前行。突然,两颗卫星亲密接触,刹那间猛烈的撞击把两颗卫星化成2100块碎片。虽然对地面产生的影响微乎其微,也许只有几块残片掉到地面,但在遥远的太空,后果却十分严重。卫星残骸很快扩展形成一朵碎片云,轨道上的每块碎片都成了一枚炮弹,足以摧毁任何一颗价值连城的人造卫星。:p>

当凯斯勒从美国航天局的前同事们那里了解到撞击结果之后,他意识到发生的情况完全没有超出他的预期。他曾经的预测是,第一次卫星碰撞会发生在两个物体运行位置非常接近的时刻。这次事故犹如开战前的发令枪,表明太空撞击已经从理论走向了现实。有些人还没有意识到这些物体飞行的速度有多快,他表示。在如此快的速度下,即使很小的碎片也会造成巨大破坏。”:p>

几乎就在这次事故发生后不久,一个名叫空间监测网的军事单位立刻展开行动。该监测网的总部设在加利福尼亚州范登堡空军基地,从此在联合太空作战中心的指挥下,他们开始利用雷达和光学传感器系统监测太空垃圾。他们早在美俄两颗卫星发生碰撞事故前,就对120颗活动卫星进行了跟踪,发现其中5颗每天都有可能发生碰撞。但这次事故让所有人都感到意外,因为它根本就不在那天可能发生事故的名单中,铱星公司的一位发言人说。:p>

联合作战中心迅速行动,把电脑处理能力提高一倍。到2010年年初,被计算机纳入自己监测范围的活动卫星已经达到1000颗,失效卫星和火箭推进器3700颗,此外还有拳头般大小的物体15,300个,所有这些物体平均每天发生碰撞的可能性高达75%。然而,被计算机忽略的玻璃弹子大小的微型碎片估计有50万个,它们也可能对卫星构成威胁。尽管这些小碎片无法被地面跟踪系统定位,但它们对卫星的杀伤力却毫不逊色。:p>

铱星事故仅仅过去一个月,又发生了一起太空马达碎片差点撞击国际空间站的事故。在美国东部时间中午12时左右,国际空间站正在352公里的太空飞行,宇航员们在这座造价1000亿美元的实验室里进行日常维护工作,突然他们收到警告,要为可能发生的撞击做好准备。他们听从指令钻进国际空间站的救生艇,即俄罗斯制造的联盟号密封舱,它能在必要时刻为宇航员提供逃生机会。几分钟后,马达碎片在与国际空间站相距数公里的地方擦肩而过。:p>

然后在同年121日,几乎在没有丝毫警告的前提下,一公里之外的另一块宇宙号卫星残片直接朝国际空间站撞去。它就像一颗呼啸而来的子弹,产生的当量不下于一卡车的炸药。一块10厘米的铝质碎片相当于7公斤TNT炸药,杰克·培根作出这样的结论,他是美国航空航天局的高级科学家,负责维护国际空间站的安全。一旦事故发生,结果将是毁灭性的。:p>

太空不断发生的类似事件向我们发出了明确信号,必须对太空碎片采取措施了。随着这些垃圾的扩散,受到威胁的不仅是当前和未来的太空飞行任务,而且包括全球移动电话通信网络、卫星电视广播、气象跟踪和军事侦察,甚至GPS导航系统。据估计,拥挤在太空的人造物体数量每隔数年翻一番,同时当某些庞然大物功能失效并解体后,新的碰撞会制造出更多的凯斯勒碎片(Kesslerian debris),从而造成更多的碰撞。:p>

参考文献编辑本段回目录

http://article.yeeyan.org/view/95021/107638?from=index_top_article

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