我们该担心太空碎片吗?科学家解答

all satellites, like this one here, have the potential to become dangerous space debris
Space debris can damage spacecrafts of damage space stations due to the high speed at which it travels.Image: UNSPLASH/NASA
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  • 太空碎片由废弃的运载火箭或航天器部件组成,它们漂浮在地球上空数百英里处。

  • 每颗进入太空的卫星都有可能成为太空碎片。

  • 俄罗斯于1982年发射的卫星“宇宙1408号”近日在一次试验中被摧毁,产生了1,500块“可追踪轨道碎片”。

  • 人们对此表示担忧,国际空间站(ISS)乘组人员的安全可能因此在未来的太空活动中受到影响。

  • 日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)和欧洲航天局已与初创企业建立合作关系,协助清除太空碎片。

俄罗斯在太空中炸毁本国一颗卫星的试验招致批评,原因是该试验危及国际空间站乘组人员的安全;专家称,试验还制造了碎片云,令未来数年的太空活动风险上升。

什么是太空碎片?它们来自哪里?

太空碎片,也称太空垃圾,由废弃的运载火箭或航天器部件组成,它们漂浮在地球上空数百英里的太空中,可能与卫星或空间站相撞。

太空爆炸也会产生碎片;各国进行导弹试验、用导弹摧毁本国卫星时也会产生碎片。除俄罗斯外,中国、美国和印度也曾击落卫星,造成太空碎片。

太空碎片以极高速度绕地球运行——在近地轨道上约为每小时15,700英里(25,265公里/小时)——一旦发生碰撞,可能会对卫星或航天器造成重大损坏。

南安普敦大学航天研究组负责人休·刘易斯教授在一次采访中说:“每颗进入轨道的卫星都有可能变成太空碎片。”

随着埃隆·马斯克的星链(Starlink)和OneWeb卫星星座等公司发射更多卫星,近地空间的太空碎片很可能会增加。

太空碎片由废弃的运载火箭或航天器部件组成,它们漂浮在地球上空数百英里处。Image: 太空安全

太空碎片有多少?

美国政府追踪着绕地球运行的约23,000块比垒球大的碎片。

大于1厘米的碎片有50万块,约1毫米或更大的碎片有1亿块。

碎片,尤其是国际空间站附近的碎片,每天绕地球运行15至16圈,增加了碰撞风险。

欧洲航天局(ESA)估计地球轨道上所有太空物体的总质量超过9,600吨。

欧洲航天局太空安全计划办公室负责人霍尔格·克拉格在一次采访中说,如果太空碎片持续累积,几十年后,某些太空区域可能会变得无法使用。

此次试验造成了什么影响?

被摧毁的“宇宙1408号”卫星于1982年发射,重量超过2,000千克(4,410磅),此次摧毁产生了大量太空碎片。

美国太空司令部在一份声明中说,此次试验产生了1,500多块“可追踪轨道碎片”,还可能会产生数十万块更小的碎片。

试验结束后,空间站乘组人员接到指示,在与碎片发生碰撞、可能需要撤离的情况下,他们应在已对接的飞船舱内躲避两小时。

克拉格说:“事件发生时,碎片所在高度与空间站的轨道高度仅相差80公里(50英里)。”“因此,空间站面临的风险会有所上升,甚至可能比之前翻一番。”

太空碎片会影响太空旅行吗?

太空碎片不太可能影响太空旅行,但会给地球周边的航天飞行带来重大问题。

风险最高的将是轨道高度约为1,000公里(620英里)的物体,这一区域用于通信和地球观测。

克拉格说:“我们仍然能够前往火星,因为我们会非常快速地穿过这个问题区域。”

他说:“但如果你想在这个问题区域开展作业并停留数年,那么几十年后这可能就不再可行。”

太空碎片能清除吗?

根据NASA的数据,轨道高度低于600公里的碎片会在几年内重返地球;但在1,000公里以上的碎片将继续绕地球运行一个世纪或更久。

刘易斯说:“如果我们想设法解决太空碎片问题,就必须开始清除这类物体。”

日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)和欧洲航天局已与初创企业合作,协助清除太空碎片。

JAXA已与Astroscale开展为期六个月的演示项目,执行全球首个太空碎片清除任务;欧洲航天局则正与瑞士初创企业ClearSpace合作,计划于2025年发射一项任务。

太空碎片不仅会构成危险,还会增加卫星运营商的成本。

根据经合组织的一项研究,地球静止轨道上的卫星运营商估计,防护和缓解措施约占任务成本的5-10%;而在近地轨道上,成本更高。

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