太空垃圾:何处是我家

2012-04-29 00:44
小学科学 2012年4期
关键词:火箭太空轨道

你知道在太空里最著名的一件垃圾是什么吗?

那就是著名宇航员阿姆斯特朗在太空行走时丢失的一只手套。

太空垃圾就是人类在空间环境中留下的一些废弃物,这些废弃物现在连年增加。废弃的飞行器以及它们撞击或爆炸后生成的无数碎片是太空垃圾的主要来源。理论上,一个直径为1厘米的碎片能把飞行器穿出一个洞来。而目前在地球运转轨道上有超过1000000件直径大于1厘米的太空垃圾。

宇宙交通肇事案

2005年1月17日,南极上空885公里,发生了一起看似偶然的“宇宙交通事故”:一块31年前发射的美国雷神火箭推进器遗弃物,与中国6年前发射的长征四号火箭碎片相撞。这是一起典型的太空垃圾“宇宙交通肇事案”。

而更大的一起交通事故发生在2009年2月10日,美国一颗商用通信卫星与俄罗斯一颗已经报废的卫星在西伯利亚上空相撞,这是人类历史上首次卫星相撞事故。撞击产生的大量碎片散落到太空中,这些碎片撞到国际空间站的风险不大,但可能会影响同一轨道上的其他卫星。事后有关研究人员宣称:“我们知道这种事情最终会发生。”

天上掉下个“卫星哥”

人类向近地空间发射了大量卫星,其中一些已成为太空垃圾,如何更安全地处理这些报废卫星成为公众日益关注的问题。

2011年12月23日,俄罗斯“联盟-2”号运载火箭第三级发动机出现故障,“子午线”军民两用卫星的发射以失败告终,卫星没有进入预定轨道,碎片坠落西伯利亚。其中一块直径约为50厘米的碎片砸中了一处民房并穿透烟囱附近的屋顶。所幸没有造成人员伤亡。该户人家已经提起诉讼,准备与俄罗斯航天署对簿公堂。

同样是在2011年,6年前报废的美国高层大气研究卫星在返回大气层后坠落到地球表面。这颗卫星在进入大气层时,未被烧毁的部分将断裂成26块残骸,总重达到500千克,估计其中最大的一块重达150千克。通常情况下,美国航天局会引导废弃卫星落入大海,但由于该卫星燃料不足,已无法对其进行有效控制。美国航天局此前表示,这颗卫星内部没有燃料,卫星本身也没有任何辐射性物质,撞击地面时不会造成爆炸。

就在美国报废卫星坠落地面后不久,英国媒体便报道说,已报废的德国“伦琴天文卫星”也将在2011年10月末坠落地球表面,最大碎片是美国报废卫星最大碎片的3倍多,造成地面人员伤亡或财产损失的可能性高达1/2000。“伦琴”卫星碎片重约2.4吨,在制导系统出现故障后于1999年报废。专家最初估计,该卫星可在重新进入大气层时彻底烧毁,但后来认为其残骸可能撞击地球表面。

针对这些卫星陨落事件,科学家已经向各国呼吁应采取实时监控,

全力确定陨落地点,以便及时采取应对措施。

给太空垃圾做回“人口普查”

1957年10月4日,前苏联成功地发射了第一颗人造地球卫星,揭开了人类空间时代的序幕,同时也为太空送去了第一批垃圾。

当时,宇航员完成飞行任务后,把卫星的装载舱、备用舱、仪器设备及其他遗弃物都留在了卫星轨道上。此后,随着人类太空史上的一次次壮举,太空垃圾与日俱增。

人类先后已将6000余颗卫星送入太空,目前仍在正常运转的仅有400余颗,其余的或坠毁于地球表面,或遗留在太空,成为太空垃圾。

据统计,目前约有3000吨太空垃圾在绕地球飞奔,而其数量正以每年2%~5%的速度增加,其中包括停产的火箭、解体的卫星,甚至废弃的核反应堆。

更加令人担忧的是,太空垃圾还能“自我繁殖”。偶然间一个失效火箭中剩余燃料的爆炸,又会给太空增添几千块碎片。这些碎片相撞后还会变成更多的碎片,而且它们飞行的速度比相撞分裂前更快。

科学家们预测:太空垃圾以此速度增加,到2300年,任何东西都无法进入太空轨道了。

给太空垃圾分分类

太空垃圾可分为三类:一是用现代雷达能够监视和跟踪的比较大的物体,主要有种种卫星、卫星保护罩及各种部件等,这类垃圾目前已达8000多个;二是体积小的物体,如发动机等在空间爆炸时产生的碎片,其数量估计至少有几百万;三是核动力卫星及其产生的放射性碎片。

给太空垃圾清清空

重力作用会使太空废弃物最终都回落到地面,不过这个过程相当漫长。一颗儿童玩的玻璃弹子,若在480千米的上空,可滞留一年左右;若在空气稀薄的800千米,则可留上30年;而在1500千米以上的空间,便可保存几个世纪。而地球同步轨道卫星在距地面约3.5万公里处……

为了对付太空垃圾,科学家们提出了一些预防或减少太空垃圾产生的办法。例如,重新设计飞船的助推火箭,以减少太空垃圾的产生;在飞行器升空过程中,其脱离的部分或其他不得不被遗弃的部分尽可能在低空就进行处理,比如将它们投入大海;也可以把卫星飞行路线固定在特别轨道上,以确保它仍能返回地球;或者把废弃的卫星送入一个预定的“处理”轨道;等等。这些设想都有一定的意义,然而,到目前为止还没有任何方案可以直接减少或消除太空垃圾。

不过,我们还是应该相信,随着人类对太空环保的重视,太空垃圾必将得到治理,那时人类将重新获得一个美丽而清洁的宇宙太空!

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