此前,美俄两颗“僵尸卫星”擦肩而过,几乎相撞。这让人想到了美国SpaceX公司本年5月23日成功将星链体系的第一批60颗卫星送入轨迹,下一年还要发射上千颗卫星完结开始组网,星链体系的卫星数量更是高达1.2万颗。这么多的卫星不由让人引发忧虑,那么多飞上天的航天器寿数到期后怎么办呢?它们有没有更好的去向?
太空废物散布图
航天器的不同归宿
自1957年人类运用运载火箭初次将人工卫星送入轨迹后,太空轨迹上的人工航天器渐渐的变多。因为使命和用处的不同,它们散布在不同的轨迹上,而它们与世长辞之后的处理,相同各有不同。
首要咱们来看近地轨迹,近地轨迹望文生义便是高度较低的地球轨迹,这是人类太空活动的首要场所之一。气象卫星、通讯卫星、遥感卫星和侦查卫星会集于近地轨迹区域,人类的载人航天活动现在也会集在近地轨迹上。
一般来说,关于高度在500公里以下的近地轨迹卫星而言,因为大气阻力的原因,它们会很快下降高度再入大气层焚毁,而高度更高的卫星轨迹衰减就慢的多了,遥感气象卫星布满的600~800公里高度,是太空废物最布满的区域之一。
关于大质量的航天器,尤其是载人飞船和空间站来说,为了尽最大或许防止随意掉下来对地上形成损害,一般会自动离轨落入南太平洋的航天器坟场——那儿只要不多的岛屿,并且人烟稀少,形成人员和财产损失的或许性很低。
在赤道上空,间隔地上35786公里高度的停止轨迹上,卫星和地上坚持相对停止,是布置通讯卫星的风水宝地,也是另一块卫星和太空废物布满的区域。
停止轨迹的方位是名贵的太空资源,但停止轨迹间隔地上高度太高,要想自动离轨进入大气层焚毁,需求的燃料真实太多了,现在的处理是让它们机动进入轨迹更高的墓地轨迹。
墓地轨迹上的大气阻力微乎其微,而太阳光压、太阳引力和月球引力扰动却不小,仍会导致轨迹缓慢改变,国际电联的建议书要求,墓地轨迹高度比停止轨迹高200公里以上,保证至少100年内卫星近地点避开停止轨迹区域。进入墓地轨迹的卫星就算与世长辞了,至少咱们这代人看不到它们从墓地轨迹爬出来,撞上正常作业的卫星。
深空勘探器、着陆器和周游车到寿后的处理又不相同。大部分月球轨迹器会挑选在与世长辞前碰击月球,防止影响到后续的月球勘探使命,但月球着陆器和月球车将永久逗留在月球外表,比方我国的嫦娥三号、四号着陆器和两个玉兔月球车,到寿后只能抛弃放在月表。火星勘探器根本也是相同的操作,不过深空勘探器的处理并不彻底相同,比方伽利略号勘探器和卡西尼号勘探器别离冲入木星和土星大气层焚毁,避免到寿失控后会撞上木卫二和土卫六这样有或许存在生命的天体形成生物污染。
太空废物的处理和再使用
人类进入太空时代以来,虽然科学家们对各种卫星有了开始的处理,但太空轨迹上仍是积累了很多的太空废物。
太空废物的来历各有不同,既有火箭末级及其碎片,又有失效卫星等航天器及其碎片。总的说来,与世长辞的卫星是太空废物最首要的来历。人类不过半个多世纪的航天发射现已发作了不可胜数的轨迹碎片,其间尺度大于2厘米的轨迹碎片就有20多万个,并且它们还跟着人类的航天活动以每年2%~5%的速度增加!
太空废物很大一部分便是失效或到寿的卫星。跟着近地轨迹上卫星密度的不断增加,卫星之间以及卫星与太空废物的磕碰发作的碎片,也成了太空废物的重要来历。
美俄两个航天大国具有最多的卫星,两国之间也发作过最著名的卫星磕碰:2009年俄罗斯失效的“世界2251”和美国作业的“铱星33”发作磕碰,发作了很多的太空废物。本年9月,欧空局的风神气象卫星不得已进行机动变轨,避开星链卫星,下降相撞的概率。总的说来,现在到寿的卫星根本沦为太空废物,轨迹较低的还能很快再入焚毁,较高轨迹的会在太空逗留很长时刻,它们还或许意外与现役卫星磕碰,发作更多的太空废物。
前期,人类沉浸在进入太空的达观高兴中,对太空废物并没有多少考虑,但现在面临来势汹汹的太空废物,单纯盼望大气阻力降轨迹纯属“装鸵鸟”。
好在人类也并没有束手待毙,现在联合国外空公约等国际法要求近地轨迹上的卫星有必要考虑削减轨迹碎片,具体地说便是卫星有必要在到寿25年内再入大气层焚毁。美国联邦通讯委员会还在讨论更严厉的规则,比方短期使命的卫星在轨寿数不该超越使命寿数的两倍。这样一来,本来1颗作业寿数几个月乃至几周的卫星,就要在更短的时刻,而不是25年内再入焚毁,进一步减缓轨迹碎片数量的增加。SpaceX公司的星链卫星都配备了电推发动机,寿数到期后将自动下降轨迹以更快地再入大气层,满意25年再入的规则。事实上,差点和欧空局风神卫星相撞的星链卫星,就在测验自动离轨才能。
别的,各国航天组织还在开发自动铲除太空废物的技能,这也成为了商业航天公司感兴趣的抢手范畴之一。未来,自动整理技能将进一步削减太空废物的数量,这些与世长辞的卫星或者说太空废物会更快地进入大气层焚毁。
用一张大网捕捉太空废物幻想图
近地轨迹上的卫星能够自动离轨或整理削减太空废物的发作,但卫星在高轨迹变轨需求的燃料真实太多,中高轨迹尤其是停止轨迹就无法这么做了。
现在,对停止轨迹卫星的处理方式仍是将其送入墓地轨迹置之脑后,不过卫星再使用技能也显露一线曙光:美国国防部高档研讨方案局(DARPA)的凤凰方案企图收集和处理作废卫星上的可用部件,尤其是通讯卫星的天线等体系,组装成新卫星再次使用。如果在不远的将来这项技能得到使用的话,墓地轨迹上与世长辞的通讯卫星也就变废为宝,成为亟待开发的太空金矿,死灰复燃重返停止轨迹发挥余热了。
来历/中国航天报