谁撞毁了中国卫星?

卫星与网络

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2021-08-22 15:05

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今年3月23日,一个名为18 SPSC的推特账号发布了一条看似不起眼的消息:





“云海1号02星于2021年3月18日解体,正在追踪其21片碎片!”





谁是18 SPCS?


18 SPCS是美国太空军第18太空控制中队的缩写,这个中队有很多神秘使命,其中之一就是太空物体和碎片跟踪。


那么推文中所说的云海1号是什么?


云海1号02星是中国于2019年9月25日发射的一颗人造卫星(国际编号2019-063A),主要用于大气海洋环境要素探测、空间环境探测、防灾减灾和科学试验等领域。但西方坚持认为云海1号02星属于军事卫星。


由美国太空军发布消息称中国军事卫星解体,这就让云海1号02星的解体原因变得扑朔迷离了。当时的猜测主要有三种:第一种猜测认为是中国卫星因推进器故障自行解体,但对一颗服役才1年半的新卫星而言,这似乎不太可能;第二种猜测认为这颗卫星撞到了什么太空物体;而第三种阴谋论则认为云海1号02星是某国太空武器测试的牺牲品。


基于NASA轨道碎片计划办公室的真实数据所描绘的近地轨道碎片场概念图。 

(图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心)


时隔数月,我们现在终于知道第二种解释更加靠谱,这要归功于美国马萨诸塞州剑桥市哈佛-史密森天体物理学中心的天体物理学家和卫星跟踪者乔纳森·麦克道威尔(Jonathan McDowell)的一些调查。


麦克道威尔8 月 14 日在 Space-Track.org 目录中发现了一个更新,这个更新是由18SPCS 向注册用户提供的,其中一条注释引起了麦克道威尔的注意——


“碎片48078 ,1996-051Q:与卫星相撞。”


“我以前从未见过对任何其他卫星发表过这样的评论!”麦克道威尔上周六兴奋地在推特上写道。


他深入研究跟踪数据以了解更多信息。麦克道威尔发现 48078 号碎片是一块尺寸约为10-50厘米的太空垃圾碎片,这片碎片来自于 1996 年 9 月发射俄罗斯 Tselina-2间谍卫星的 Zenit-2 火箭。火箭发射后其中八块碎片一直被追踪,但这个48078 号碎片却是只在今年3月收集到轨道数据。


俄罗斯Zenit-2火箭


麦克道威尔认为只是18SPCS在该碎片与什么东西碰撞后才从轨道数据中发现它,这就是为什么只有一组轨道数据的原因。那么它撞到了什么? 


数据显示云海 1号02星是这起太空轨道抛物伤害事件的受害者。3 月 18 日格林威治标准时间 7点41分,云海 1号02星和48078号碎片彼此相距小于1 公里——这是在跟踪系统的误差极限内,这也是 18SPCS 报告中云海解体的时间。迄今为止已经探测到了 37 个由此次撞击产生的碎片物体,可能还有其他碎片仍未被追踪到。


神奇的是,尽管受到严重损坏,云海1号02星显然在这场780 千米高空的猛烈撞击中幸存下来。麦克道威尔说,业余无线电跟踪器继续检测到来自这颗卫星的信号,尽管目前尚不清楚云海1号02星的残存部分是否能继续完成它的使命。


麦克道威尔将这一事件描述为2009年以来最严重的一次被确认的碎片撞击事件。2009 年 2 月10日,已报废的俄罗斯军用航天器 Kosmos-2251 撞击运行中的铱星33号,到次年 10 月,这次撞击产生了高达1,800 块可追踪的碎片。 


运行轨道大相径庭的铱星33与Kosmos2251居然就这么撞在了一起。

(图片来源:Rlandmann)


据外媒报道,在更早的2007年,中国测试了近炸型反卫星武器并摧毁了一颗风云一号C星,试验所产生的可跟踪碎片超过3000片。


如今人类以越来越快的速度发射越来越多的航天器,不得不承认,我们正在进入一个空间碰撞将越来越频繁的时代,尤其是像云海事件这样的粉末性撞击,极小的碎片会导致卫星受损却又不会导致卫星完全摧毁。


“碰撞次数与轨道上物体数量的平方成正比,也就是说,如果卫星数量是原来的 10 倍,碰撞次数将是原来的 100 倍。因此,随着太空交通密度的增加,碰撞将会升级为太空垃圾产生的主要原因。” 麦克道威尔补充说,我们可能会在短短几年内就遇到这一状况。 


我们目前面临的太空垃圾问题未至如此严重,但云海事件可能是某种警告。48078号碎片可能是因另一次碰撞而从 Zenit-2 火箭上掉落,因此云海1号02星遭受的撞击可能是级联反应的一部分。


这一切都非常令人担忧,这也是大的碎片需要从轨道上移除的另一个原因,经过撞击它们可以产生更小的难以追踪的碎片。根据欧洲空间局的估计,大约有 90万个1 到 10 厘米长的细微碎片环绕着我们的星球,而0.1~1厘米大小的微型碎片在地球轨道上多达 1.28 亿块。 


更为可怕的是这些碎片的移动速度如此之快——例如,在空间站的高度上,速度约为27,600 公里/小时——以至于即使是微小的碎片也能造成严重损坏。今年5月12日,国际空间站的加拿大臂(直径35厘米)被太空碎片撞击产生了一个破洞。


这些来自NASA和加拿大航天局的图像显示了 2021 年 5 月 12 日发现的国际空间站 Canadaarm2 机械臂上太空碎片撞击的位置。 

(图片来源:NASA/加拿大航天局)


当太空垃圾多到一定程度的时候,凯斯勒碰撞级联效应或许就会真的实现。这是卫星运营商和探索倡导者们极力避免的一种噩梦场景,一系列的级联碰撞可能会导致地球轨道全面混乱,过多的碎片会让我们使用和穿越近地轨道都受到严重阻碍。


卫星数量增加示意



参考链接:

https://www.space.com/space-junk-collision-chinese-satellite-yunhai-1-02

https://www.space.com/space-junk-growing-problem-complicated-solution




本文转载自“牧夫天文”,原标题《谁撞毁了中国卫星?》,编译 | 王延昕,校对 | 费思敏

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