環繞地球的太空垃圾（資料圖）
美國高層大氣研究衛星碎片“襲擊”日本的危機剛剛結束，德國倫琴天文衛星碎片恐又將于近期“襲擊”地球。越來越多的衛星發射升空，衛星失效后的碎片會不會給地球帶來災難？本報記者就此專訪了中國科學院國家空間科學中心專家。
“可能是最近的一些報道讓公眾產生某種程度的恐慌,害怕空間碎片會威脅人們的生存。其實公眾大可放心,空間碎片不會砸在大家頭上,這樣的幾率太小了。”中國科學院國家空間科學中心副主任龔建村笑著說,空間碎片也就是通常所說的“太空垃圾”，它們幾乎不會對人類造成威脅,科學家們之所以研究它們,是因為空間碎片是航天器的大敵。
太空中有多少垃圾？
從1957年第一顆人造衛星上天開始,空間碎片的數量逐年遞增,龔建村介紹說,根據美國公布的數據,截至本周,觀測到直徑在10厘米以上的空間碎片大概有1.6萬多片。“這些碎片分布在不同的軌道,距地球幾百公里的低軌道、幾千公里以外的中軌道、幾萬公里以外的高軌道等。所以就密度來說,并不是很高。”
空間碎片是怎么產生的呢?按照專門研究空間碎片的國際組織“機構間空間碎片協調委員會”的定義,空間碎片是指“軌道上的或重返大氣層的無功能人造物體,包括其殘塊和組件”,包括遺棄的航天器、運載火箭箭體、操作性碎片、爆炸解體碎片等等。
太空垃圾會不會傷人？
一般來講,空間碎片分為三類:大空間碎片,指直徑超過10厘米以上的空間碎片;小空間碎片,指直徑1毫米以下的空間碎片;危險碎片,指介乎大、小空間碎片之間的碎片。“但這個大與小、危險與否,是對航天器來說的,不是對人類來說的。”中國科學院國家空間科學中心研究員都亨解釋說,航天器一旦被直徑10厘米以上的空間碎片擊中將被徹底摧毀,而之所以叫“危險碎片”,是因為人類沒有對其有效的探測方法,而且數量巨大,防護比較困難。每次航天器返回地球,幾乎都會在表面找到被空間碎片撞擊的坑坑洼洼。
即使是大的空間碎片,也不會對人類造成威脅。“如果它們墜落到地球,進入大氣層,高速摩擦會產生幾千度的高溫,基本就被燃燒干凈了。”都亨也表示,這并不代表著我們可以掉以輕心:“如果沒有燃燒干凈的碎塊落到海洋或荒無人煙的沙漠,幾乎不構成威脅。但若落在人口稠密的都市,那后果就不堪設想了。而更大的風險在于,空間碎片可能會對地面生態系統造成威脅,給環境帶來化學和放射性污染。”
遭遇太空垃圾怎么辦？
對于“失效衛星會不會整個砸下來”這個問題,龔建村認為,這種可能性很小。“在低軌道運行的衛星失效后有可能會墜落;在中、高軌道運行的衛星,即使失效了,幾十年甚至幾百年都不會掉落地球。”龔建村說,“就像我們上面提到的,失效衛星一旦進入大氣層,高速摩擦產生的高溫,就會讓它們解體。”
“可能是最近的一些報道讓公眾產生某種程度的恐慌,害怕空間碎片會威脅人們的生存。其實公眾大可放心,空間碎片不會砸在大家頭上,這樣的幾率太小了。”中國科學院國家空間科學中心副主任龔建村笑著說,空間碎片也就是通常所說的“太空垃圾”，它們幾乎不會對人類造成威脅,科學家們之所以研究它們,是因為空間碎片是航天器的大敵。
太空中有多少垃圾？
從1957年第一顆人造衛星上天開始,空間碎片的數量逐年遞增,龔建村介紹說,根據美國公布的數據,截至本周,觀測到直徑在10厘米以上的空間碎片大概有1.6萬多片。“這些碎片分布在不同的軌道,距地球幾百公里的低軌道、幾千公里以外的中軌道、幾萬公里以外的高軌道等。所以就密度來說,并不是很高。”
空間碎片是怎么產生的呢?按照專門研究空間碎片的國際組織“機構間空間碎片協調委員會”的定義,空間碎片是指“軌道上的或重返大氣層的無功能人造物體,包括其殘塊和組件”,包括遺棄的航天器、運載火箭箭體、操作性碎片、爆炸解體碎片等等。
太空垃圾會不會傷人？
一般來講,空間碎片分為三類:大空間碎片,指直徑超過10厘米以上的空間碎片;小空間碎片,指直徑1毫米以下的空間碎片;危險碎片,指介乎大、小空間碎片之間的碎片。“但這個大與小、危險與否,是對航天器來說的,不是對人類來說的。”中國科學院國家空間科學中心研究員都亨解釋說,航天器一旦被直徑10厘米以上的空間碎片擊中將被徹底摧毀,而之所以叫“危險碎片”,是因為人類沒有對其有效的探測方法,而且數量巨大,防護比較困難。每次航天器返回地球,幾乎都會在表面找到被空間碎片撞擊的坑坑洼洼。
即使是大的空間碎片,也不會對人類造成威脅。“如果它們墜落到地球,進入大氣層,高速摩擦會產生幾千度的高溫,基本就被燃燒干凈了。”都亨也表示,這并不代表著我們可以掉以輕心:“如果沒有燃燒干凈的碎塊落到海洋或荒無人煙的沙漠,幾乎不構成威脅。但若落在人口稠密的都市,那后果就不堪設想了。而更大的風險在于,空間碎片可能會對地面生態系統造成威脅,給環境帶來化學和放射性污染。”
遭遇太空垃圾怎么辦？
對于“失效衛星會不會整個砸下來”這個問題,龔建村認為,這種可能性很小。“在低軌道運行的衛星失效后有可能會墜落;在中、高軌道運行的衛星,即使失效了,幾十年甚至幾百年都不會掉落地球。”龔建村說,“就像我們上面提到的,失效衛星一旦進入大氣層,高速摩擦產生的高溫,就會讓它們解體。”
即使有較大的空間碎片穿透了大氣層的保護,對地球造成威脅,人類也有能力防御。“首先,我們可以粗略估算出它們的軌道。”中國科學院國家空間科學中心研究員劉四清解釋,失效衛星受到大氣阻力等因素的影響,“在一圈一圈的運動中,它的高度也不斷降低,越來越接近地球。我們可以粗略地算出它們的軌道。”劉四清說:“當然,因為導致軌道變化的因素很多,對空間預測來說很難達到精確。我們培養了一支專門進行預測預報的隊伍,我相信隨著經驗的不斷積累,預測預報也會越來越準確。”
有了預測預報,接下來就是攔截了。龔建村介紹說,美國曾經有過用導彈攔截失效衛星的成功經驗。“當時那顆失效衛星有劇毒物質,為了防止它墜入地球,美國在海上用軍艦發射導彈摧毀了這顆衛星。”龔建村說,“我們國家也有類似的技術,完全可以在失效衛星造成危害前,讓其在天上解體。”
如果天上“星滿為患”……
人造衛星在經濟、國防、民生等領域都起著越來越重要的作用,在可預見的將來,人類將發射更多的衛星和其他空間設施。天上“星滿為患”怎么辦?
都亨說,回收衛星比發射衛星成本更高、技術更困難,目前還很難做到。為了讓新衛星安全升空,科學家們想了很多辦法。“對策一就是加強監測,躲開空間碎片的碰撞;對策二就是做好航天器的防護,在設計上提高‘免疫力’,比如給航天器‘戴盔穿甲’、增加航天器表面材料厚度、把不經撞的關鍵部件安置在更合理的位置等。”
科學家們還想出了很多清除空間碎片的方法。“比如有些衛星適當地留下一些燃料,控制它在失效前離開原來的軌道;還有一些國家研發出被動技術,比如發射一個航天器把碎片抓住并帶走;研發帶機械臂的人造衛星,不僅能維修衛星,還能將失效衛星推離軌道。”龔建村說:“不過這些技術還都不太成熟,究竟什么時候才能投入使用還是未知數。”
有了預測預報,接下來就是攔截了。龔建村介紹說,美國曾經有過用導彈攔截失效衛星的成功經驗。“當時那顆失效衛星有劇毒物質,為了防止它墜入地球,美國在海上用軍艦發射導彈摧毀了這顆衛星。”龔建村說,“我們國家也有類似的技術,完全可以在失效衛星造成危害前,讓其在天上解體。”
如果天上“星滿為患”……
人造衛星在經濟、國防、民生等領域都起著越來越重要的作用,在可預見的將來,人類將發射更多的衛星和其他空間設施。天上“星滿為患”怎么辦?
都亨說,回收衛星比發射衛星成本更高、技術更困難,目前還很難做到。為了讓新衛星安全升空,科學家們想了很多辦法。“對策一就是加強監測,躲開空間碎片的碰撞;對策二就是做好航天器的防護,在設計上提高‘免疫力’,比如給航天器‘戴盔穿甲’、增加航天器表面材料厚度、把不經撞的關鍵部件安置在更合理的位置等。”
科學家們還想出了很多清除空間碎片的方法。“比如有些衛星適當地留下一些燃料,控制它在失效前離開原來的軌道;還有一些國家研發出被動技術,比如發射一個航天器把碎片抓住并帶走;研發帶機械臂的人造衛星,不僅能維修衛星,還能將失效衛星推離軌道。”龔建村說:“不過這些技術還都不太成熟,究竟什么時候才能投入使用還是未知數。”
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