事实如此浪漫

一些死去的卫星拒绝安静地进入坟墓

从北极看到的环绕地球的大型碎片地图。 欧洲空间操作中心(ESOC)

H在我们头顶数万公里的高空,有一座墓地在轨道上运行。它们装满了已经耗尽其功能寿命的卫星,现在被“埋葬”在太空中。墓地被填满是有原因的:一颗死去的卫星很危险。

在地球表面,重力把碎片和垃圾拉到地面上,在那里大部分都是静止的。在太空中,重力给予同样的拉力,但轨道上的物体总是下落。没有什么能阻止它们,这些物体以惊人的速度绕着地球飞行。飞行速度超过45马赫(音速的45倍)的碎片是致命的。当你观看模拟时,你就会明白为什么。

在模拟轨道碎片撞击轨道中的航天器时,超高速碰撞产生的“能量闪光”。 美国国家航空航天局

在这样的速度下,轨道碎片会给我们在太空中做的任何事情带来很大的风险。较小的太空垃圾很容易使卫星解体,较大的太空垃圾可能摧毁国际空间站(ISS)。所以,他们去了墓地的轨道,希望如此。

“墓地轨道”指的是与卫星死亡前运行的轨道有很大距离的轨道。许多功能正常的卫星一生都在地球上空约36000公里(22000英里)的地球同步轨道上运行——与地球自转同步,因此它总是在同一地点的正上方运行。美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission)要求,在卫星的使用寿命结束后,必须将其推升到离地球至少300公里的高空。低于这个水平,太阳的辐射和地球的引力可能会把它推回到仍在运行的卫星的轨道上。通过处理尸体,我们希望降低碰撞的风险,碰撞会产生更多的碎片。根据一项预测,碎片的积累可能会变得非常糟糕,以至于我们无法安全通过它,有效地将我们锁定在太空之外——一种被称为凯斯勒综合症的阴郁状况。

2009年,两颗卫星在西伯利亚上空以每小时42000公里(26000英里)的速度相撞。这是第一次有这样的影响。美国国家航空航天局估计,除了更多更小的碎片外,还产生了1000多块超过10厘米(4英寸)长的碎片。这些碎片继续撞击其他卫星和已经在轨道上的碎片。值得庆幸的是,没有发生可能导致凯斯勒综合症的级联。

使卫星完全无害的最好方法是使其脱离轨道——利用其寿命结束时剩余的任何燃料降低轨道,使其很快在大气层中燃烧殆尽。为什么我们不对每个卫星都这样做呢?简而言之,钱。

要改变卫星的轨道,使其成为天空中的火球,需要大量的投资。虽然我们可以轻轻地将一颗轨道卫星推入墓地,但要脱离轨道则需要猛烈的推力。事实上,将卫星推入大气层所需的速度是将其推入墓地轨道所需速度的140倍。如此巨大的需求意味着更多的燃料,也意味着更多的钱。在近地轨道——国际空间站运行的低得多的区域——卫星可以简单地减速,我们的重力会自然地将其带入大气层。但是对于那些在地球静止轨道上,靠近墓地的卫星来说,这样做太昂贵了。目前,我们认为把这些卫星留在墓地就足够了。我们可能是错的。

根据2005年的一项研究发表在空间研究进展从1997年到2003年,在地球同步轨道上的103个航天器寿命结束。虽然所有的尸体都被要求在墓地里处理掉,但实际上只有三分之一的人这样做了,而另外三分之二的人要么没有走得足够远,要么就被遗弃了,没有进行任何操作。即使卫星被正确地放置在墓地轨道上,太空也可能不像我们希望的那样安全。另一项研究发表在空间碎片2000年,他得出结论,仅仅在地球静止轨道上再发生6到7次碰撞,就会使该范围内发生额外碰撞的风险增加一倍。即使墓地轨道总是被使用,该研究还得出结论,墓地的距离必须向后推近建议距离的10倍,以充分减少未来的碰撞。

尽管人们提出了许多解决方案,从“激光扫帚”到“机器人门卫”,但目前还没有达成一致的、立即可行的方法来解决我们的碎片问题。在我们有一个计划之前,更多的卫星将被送往它们的墓地,更多的卫星将被丢弃在地球同步带。

在迪斯尼的电影里瓦力在美国,人类离开地球是因为他们在地球上填满了垃圾。未来可能恰恰相反。如果最坏的情况发生,我们可能会被困在地球上,被我们头上的垃圾困住,被禁止探索。如果我们在如何处理我们的机器的尸体上目光过于短浅,它们可能会像幽灵一样徘徊在无法通过的太空墓地。


凯尔·希尔是一位自由科学作家和博主科学美国人谁对板岩《连线》杂志科普持怀疑态度的调查报,io9.他是一名研究员詹姆斯·兰迪教育基金会,你可以在推特上关注他@Sci_Phile

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