1957年,人类第一颗人造卫星“斯普特尼克1号”由苏联发射升空。地球生命自海洋进化到陆地,再由陆地飞向天空,最终将活动空间延展到了宇宙。1961年,人类首次飞向宇宙。同样是来自苏联,宇航员尤里·加加林搭乘“东方1号”宇宙飞船突破地球大气层,经1小时50分钟环绕地球飞行一周后安全返回,留下了那句名言——“地球是蓝色的”。
尤里·加加林(1934—1968)
尼尔·阿姆斯特朗(1930—2012)
◆被太空碎片包围的地球
留下动人名言的宇航员不止加加林一位。1969年7月21日,实现人类首次登月的美国阿波罗11号飞船船长尼尔·阿姆斯特朗踏上月球时,感慨道:“这是个人迈出的一小步,却是人类迈出的一大步。”
然而,人类进行宇宙开发时留下的可不止这些可以载入史册的名言和杰出成就。自苏联发射“斯普特尼克1号”卫星以来,人类已进行了6000次以上的火箭发射。每次发射,都会产生大量的太空碎片(太空垃圾),包括火箭残骸、无法使用的人造卫星及其碎片,以及出舱活动的宇航员们留在太空舱外的相机、钉子等物件。尽管大多数碎片在重新进入大气层后燃烧殆尽,但据了解,现在仍有超过4500吨的碎片残留于太空。
大家看过《地心引力》(Gravity)这部电影吗?《地心引力》于2013年上映,是由美国演员桑德拉·布洛克主演的科幻题材影片。影片中,俄罗斯自行摧毁本国人造卫星时,其他卫星遭受连锁破坏,释放大量碎片,从而引发凯斯勒综合征(Kessler Syndrome)[3]。受其影响,宇航员难以返回地球。尽管电影有夸张的艺术成分,但太空碎片的恐怖之处绝非仅仅存在于故事中。进入21世纪,地球大气层外的宇宙空间内,已有人类常驻于此。
国际空间站是由美国、俄罗斯、日本、加拿大、欧盟及其他国家共同合作运行的宇宙空间站,1998年开始运行,位于距地面400千米的上空,约90分钟环绕地球航行一周。(www.xing528.com)
这也就意味着,自1998年起,人类就已常驻于太空。生活在这里的人们不仅要面对来自巨型耀斑、超级耀斑的威胁,就连细小的流星和太空碎片也威胁着他们的生命。
此外,近8000颗人造卫星现在正环绕地球航行,即使不算已经回收至地球和坠落至大气层的卫星,近地轨道上仍有4400颗以上的卫星。尽管这些卫星都有属于自己的运行轨道,避免相互撞击,但过去确有发生过卫星相撞导致残片四散的事故。不论是载人航天还是人造卫星,太空碎片都是其完成任务时的最大威胁。
日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)下设追踪网络技术中心,用于发现并监视接近地球的小型天体。其位于日本冈山县井原市美星町的美星太空防御中心,不仅致力于尽早发现有可能撞击地球的小行星和彗星,还监视着极有可能从天而降的危险物体。
同样位于冈山县的上斋原太空防御中心,则致力于对太空碎片的监视。据最近观察,平均每年就有数百个碎片类物体、数十个火箭机体残骸以及10颗左右的人造卫星重新进入大气层。人造卫星再次进入大气层时,基本燃烧殆尽,但其中的耐燃性材料,以及体积较大卫星的燃烧残骸将落到地面或海洋。因此,不是只有宇航员置身于危险之中,尽管被击中的概率极低,居住在地球上的人类,也有可能面临从天而降的太空碎片的危险。
太空碎片是地球大气层外宇宙空间中失控的人造物。人造卫星发射升空时,根据国际规定,为了尽可能减少失控人造卫星的出现,一般会在卫星上使用即便出现撞击也难以解体的材料,或采取一些手段,使失控卫星分离燃料,避免后续爆炸。此外,由于不断有人造卫星进入太空,地球周边的宇宙空间变得狭小,更容易引发卫星相互碰撞。为了避免撞击发生,发射国不仅要掌握本国卫星轨道情况,还要明确其他国家卫星的轨道信息。
目前,国际社会正在努力通过微调卫星轨道等手段,尽可能减少撞击发生,但至今仍未开发出有效回收太空碎片的技术手段。
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