太空垃圾再入大气层是一件正常的事情,但是对于中美两国航天产生的太空垃圾,欧美的媒体似乎却有别样的看法,对于欧美自己产生的太空垃圾,他们就会说危害低,对于中国的太空垃圾,则会着重 于其可能造成的危害,尽管可能性很低。
SpaceX产生了很多太空垃圾,它们威胁着轨道上的其他航天器,甚至威胁地面居民SpaceX 的频繁航天活动产生了一些太空垃圾,这些废弃物再入大气层时,有时会掉落到地面上,包括居民区:
2021年3月25日,一块疑似来自SpaceX火箭的残骸在美国华盛顿州格兰特县的一个农场被发现。当地警方证实,这块金属碎片重约5公斤,长度约1.5米,可能是来自SpaceX猎鹰9号火箭的第二级残骸。
2021年8月2日澳大利亚新南威尔士州的一个农场上发现了一块疑似来自SpaceX龙飞船的残骸。这块黑色金属碎片高约3米,重约20公斤,掉落在农田中,幸运的是没有造成人员伤亡或重大财产损失。
2022年4月1日又一次在华盛顿州,一块疑似来自SpaceX火箭的残骸掉落在一个居民的院子里。这块金属物体是火箭的一部分,再入大气层时未完全燃烧殆尽,掉落在地面上。虽然这次事件没有造成伤亡,但居民们对此表达了担忧,并呼吁加强对太空垃圾的管理。
在这些案例中,SpaceX并没有通知居民可能的坠落事件,或者说SpaceX自己也不知道可能会有坠落事件,导致他们在处理的时候相对被动,可能需要面临赔偿。
不仅仅是火箭及飞船的问题,SpaceX的星链卫星,每年也造成大量的太空垃圾。低轨道卫星的运行寿命通常比高轨道卫星短,主要原因是它们更容易受到地球引力和高层大气阻力的影响,这些影响会导致卫星轨道衰减,最终再入大气层烧毁或坠落地面,而配备的推进剂较少,一旦推进剂耗尽,卫星就无法再进行轨道修正,逐渐进入不受控制的状态,增加了失联和生成太空垃圾的风险。
星链项目目前已发射超过6000颗卫星,但其中有70多颗卫星已经失联,无法进行轨道调整,增加了与其他卫星和空间物体碰撞的风险,从而产生更多的太空垃圾。但星链项目还远没有结束,星链的一期计划至少有12000颗卫星,更别提他们4.2万颗卫星的终极项目,随着星链项目的推进,失联卫星的数量逐渐增加,成为潜在的太空垃圾。
低轨道卫星的密度增加,会增加相互碰撞的风险。例如,2020年9月,欧洲航天局(ESA)不得不调整其Aeolus卫星的轨道,以避免与一颗星链卫星发生碰撞,对空间交通管理提出了新的挑战。星链卫星的大量部署还对地面天文学观测造成了干扰,卫星的反射光在天文观测中产生了不必要的光污染。
类似的情况,外媒报道却很双标,对于中国突出可能造成的危害2020年5月,长征五号B火箭在完成任务后,其一级火箭残骸失控再入大气层,《纽约时报》报道称:“中国的大型火箭失控进入大气层,可能在多个国家上空坠落,威胁地面安全。”《华盛顿邮报》指出:“这是近年来最大的不受控制的再入事件之一,可能会对地面构成重大威胁。”
2021年5月,长征五号B火箭再次发生类似事件,残骸在大气层中解体,部分碎片落入印度洋。西方媒体再次高度关注,突出了潜在的危害,《B B C》报道:“中国火箭残骸可能在多个国家上空坠落,对地面人员和财产构成威胁。”《CNN》表示:“中国未能妥善处理火箭残骸,再次引发国际关注和担忧。”
可这些事要是SpaceX的航天活动导致的,那么报道的语气则会缓和得多:
2021年3月,SpaceX Falcon 9火箭的残骸在华盛顿州和俄勒冈州上空重返大气层,部分残骸坠落到地面。《NBC新闻》报道:“SpaceX火箭残骸在夜空中上演壮观的火球秀。”《The Verge》称:“这次事件表明了航天器残骸管理的复杂性。”
2022年7月,SpaceX Dragon飞船的碎片在澳大利亚坠落,媒体对这一事件的报道相对冷静,更多地关注了事件的科学价值和后续处理。《卫报》报道:“SpaceX飞船碎片在澳大利亚农田中发现,引发科学家的兴趣。”《路透社》指出:“SpaceX正在调查碎片坠落事件,以改进未来的碎片管理。”
这种双重的标准,以至于被我们的发言人拿来当成一个梗来讽刺西方媒体一贯的做法。其实,原理都是一样的,你SpaceX控制不了碎片的再入,就算中国也控制不了,那么造成的后果无非也是一样的,可是报道就是那么的双重标准。
航天器碎片再入大气层,是正常情况,虽然难以避免,但是可以部分预防在发射时就可以通过轨道分析和模拟计算出碎片可能的落点区域,有助于在碎片再入大气层前做出预警。通过预测落点,可以提前通知可能受影响区域的居民。这种提前通知可以帮助居民做好准备,采取必要的安全措施,避免不必要的损失和伤害;还可以使用地面雷达、卫星跟踪系统和其他监测设备,实时监测碎片的轨迹和再入过程。
我们在处理航天器碎片再入大气层的问题上,采取了相对完善的预防措施。例如,中国会在发射前进行详细的轨道分析,预测碎片的可能落点,并通过各种渠道通知落点区域的居民。其实我们一直都是这样做的,因为航天器的助推器等可能落在别的国家,我们一般会事先发布通告,告知可能的坠落区域。
欧美媒体有一点说的其实并没有错,只是他们过于双标。地球表面约71%的面积被水覆盖,只有约29%是陆地。根据地理数据,地球的陆地面积约为1.49亿平方公里。而在人类居住和活动的区域,真正有人口密集居住的面积更是有限,全球城市和密集居民区的总面积约为300万平方公里,占地球陆地面积的约2%。农村居民区和乡村分布在更广泛的区域,但密度相对较低。
考虑到这些因素,航天器碎片落在居民区的概率变得非常低。如前所述,简单计算的话,碎片落在陆地上的概率约为29%。假设全球城市和居民区占据了2%的陆地面积,那么碎片落在这些区域的概率为0.29 * 0.02 = 0.0058,即约0.58%,在这0.58%的基础上,再考虑到这些地区的人口密度,即碎片实际落在人类居住区(例如房屋、街道等)的概率会进一步降低。根据欧洲航天局的数据,每年个体被航天器碎片伤害的风险约为千亿分之一。
太空垃圾最大的威胁,还是在轨的飞行器就在上周,一颗俄罗斯的卫星解体,产生了大量的太空垃圾,导致国际空间站的宇航员们纷纷回到自己国家的舱室,以躲避这一解体事件造成的碎片威胁。中国为了应对太空垃圾以及越来越难以避免的航天器互相接近的事件,做出了自己的努力,开发了太空垃圾清理技术,还配备了一些燃料充足的可变轨的卫星,用于抓取失联卫星,或者帮助未能成功入轨的卫星进入轨道。
太空垃圾,包括废弃的卫星、火箭部件以及其他人造碎片,随着时间的推移在地球轨道上不断累积,他们在轨道上高速飞行,导致和卫星等航天器之间的相对速度非常大,以至于即使是很小的碎片也能对航天器造成严重损害,威胁到任务的安全和成功。国际空间站的宇航员们时常需要采取紧急避险措施,以防止与这些高速飞行的碎片相撞。
我们正在积极开发各种太空垃圾清理技术,以减少在轨碎片数量,确保空间环境的安全。已经发射几颗试验卫星,可以通过配备机械臂和其他抓取装置的卫星,能够捕捉并处理失控或废弃的航天器和大型碎片。还在研究使用地基或天基激光器,通过激光束产生的推力,改变碎片的轨道,使其进入大气层燃烧。
而这一技术也可以用于防止别人的卫星武器。美国一直强调自己的空间安全,因此他们成立有空间部队,用于快速补充卫星,甚至对别人的卫星进行打击。这类项目也可能隐藏在私人项目中,比如SpaceX的星链卫星就曾2次因为不明原因接近我们的空间站,导致我们只能通过开启推进器实施紧急避碰,这会消耗我们空间站的燃料。
而空间站那样的大家伙,需要配备相当的燃料用于轨道维持。上文提到过,地球表面的引力并不均衡,400公里的高度实际上也没有出地球大气层,它们还会对航天器起到微弱的作用,所以空间站的轨道并不是恒定的。每一次轨道调整,都需要耗费燃料。