解密卫星的坠落和解体:美报废卫星坠落时,落地点为何难以预测?

圆圆看国际 2023-02-03 08:44:07

早前韩国科学信息通讯部发布紧急预警时,曾表示朝鲜半岛可能会遭遇“飞来横祸”,人们在外出看到不明残骸的时候千万不要接近和触碰。当时这一通知引起了不少人的关注,大家都担心被意外坠落的物体砸中,虽然概率很低,但是依旧是有可能的。

在得知该卫星在坠落时,韩国科学技术信息通信部发布了防灾短信

而这个备受关注的“飞来横祸”其实就是美国的一颗报废卫星,不过它最终并未坠落在朝鲜半岛,而是“跨”过韩国,坠入了阿拉斯加海岸附近。

那么,卫星为什么会坠落?它的解体过程又是怎样的?为何坠落的位置那么难预测呢?

卫星的坠落和解体究竟是怎样的?

卫星的坠落与解体

自从世界上第一颗人造卫星于1957年在苏联发射之后,人们就开始疯狂的发射卫星。比如以我国来说,根据此前中国航天科技集团有限公司发布的《中国航天科技活动蓝皮书(2020)》的数据来看,我国的在轨卫星数量已经超过了300颗。

当然,这个数量其实并不算多,因为此前马斯克推出星链计划之后,就表示要在轨道上部署几万颗卫星,截至2022年3月,星链计划已经发射了2234颗卫星。毫不夸张的说,照这样下去,地球迟早要被各式各样的卫星包裹住。

马斯克的星链计划已经发射了上千颗卫星了

需要注意的是,卫星的寿命也不是永久的,它们往往在工作一段时间以后就会报废。针对报废的卫星,人们有时会让它继续在轨道上待着,有时则会在评估考量之后操纵它下降然后在坠入大气,最终重返地球。

判断是否要让卫星再入大气坠毁,也是有一定标准的,一般来说要等它们的轨道高度降低到100到120公里左右的时候,就可以了。因为此时大气密度就已经比较大了,对卫星高度的影响会更加明显。

卫星的轨道高度降到一定范围才能坠落

那么,卫星坠落的过程当中会经历什么呢?

卫星的坠落解体具体可以分为四个阶段,第一阶段是在刚进入大气层的时候,卫星太阳翼之类的设备会被撕裂,最终与其本体分离。接下来就会进入第二阶段,由于卫星与大气的亲密接触,会产生气动热,高温会使它的结构失效,本体开始分离。

第三阶段为二次解体,上阶段当中解体的卫星碎片会进一步被加热烧蚀,整个卫星会变得更加的破碎。

卫星的坠落解体可以分为四个阶段

最后一阶段就是到达地面了,经过坠落过程中的高温炙烤以后,大的碎片会变得比较小,而小的则会被最直接烧成灰,最终生育的碎片落在地面,标志着一颗卫星彻底陨落。

一般来说,即使有碎片意外坠落,也不会造成太恶劣的影响。因为其在多次解体当中不仅质量被削弱了,就连速度也慢了许多。当然,必要的预警还是得有的。

不过,这次韩国的预警好像没那么准确,因为美国那颗报废的卫星根本没有在朝鲜半岛停留的意思。

美国的报废卫星最终并没有落在朝鲜半岛

那么,坠落的到底是哪颗卫星呢?卫星重返地球的坠落位置究竟能不能预测?

为何落点那么难预测?

首先我们来看看坠落的这颗卫星,根据资料来看,这颗卫星属于地球探测卫星,人们称其为ERBS卫星,发射时间是1984年,重量高达2450公斤,个头还是比较大的。

自从上世纪八十年代搭乘着挑战者号航天飞机进入太空之后,该卫星就一直勤勤恳恳地执行观测任务,其中包括分析平流层二氧化氮、水蒸气、气溶胶等数据。值得一提的是,它其实早就于2005年退役了,但在退役之后依旧待在上空,等待了十几年才终于坠落返乡。

美国ERBS卫星早于2005年就已经退役了

其次再来看相关预测,从卫星的轨迹来看,韩国本以为它会坠落到朝鲜半岛的南部。可是卫星却直接从韩国头顶垮了过去,然后进入了白令海域,最终坠入阿拉斯加海岸附近。

千万别小看这次预警,韩国可是为此做出了不少改变的。因为从理论上来说,卫星坠毁虽然对地面的影响不算大,但是对于飞机航行还是有威胁的,毕竟若是某块小碎片与真正在起飞降落的飞机相遇,那么是有可能造成空难的。

韩国发布的预警显示美ERBS卫星在朝鲜半岛经过的轨迹

在这种情况下,韩国发出预警之后便于当日中午的一个小时内停止所有航班起降,大量的航班因此延误,未能按照正常时间起飞。总之,为了应对这个可能坠落在韩国的“飞来横祸”,他们确实是忙活了半天。

对此有人就感到不解,如果说韩国对于这颗卫星的监测不到位还是情有可原的,毕竟不是他们的卫星,怎么美国也不帮着预测一下,反而就看着韩国在这心惊胆战的等待呢?

彼时韩国还曾提前30分钟预测ERBS卫星的坠落轨迹

事实上,预测坠毁卫星碎片的着陆点并不是件容易的事情,因为卫星再入大气的时候往往会出现许多的意外,这时它的轨道和位置就能会发生改变。

上文中我们提到卫星的分解分为了几个过程,而这些过程中它的状况一般我们都无法精准预测,所以出现某些误差,导致坠落地点偏离也是很正常的事情。

卫星碎片的状态总是在改变,其实并不容易追踪

再者,这些碎片大多数情况下都不止有一个,而是有“一串”。在这种情况下,人们只能对其坠落的位置范围进行划定,想要精确估计基本不可能。

既然这样的话,就只能看着卫星放飞自我了吗?

显然不是,虽然无法一次性精准预测,但是可以通过长期的追踪监测不断地矫正位置,最终朝着正确方位近似值逼近。而在这个过程中,就可以对碎片可能会经过的区域发出预警,以免造成不必要的麻烦。

ERBS卫星的事后落点和美国战略司令部的预测落点还是比较接近的

比如说,此前我国就差点遭到更恐怖的“飞来横祸”,而那颗坠毁的卫星正是德国的科研卫星“伦琴”。

我国也差点遭遇飞来横祸

根据资料来看,在2011年德国的科研卫星“伦琴”坠落的轨迹就途径我国的北京。人们预计,若是它的碎片以每小时300英里的速度坠向北京,那么可能会引发巨大的灾难,比如说砸碎燃油管道或者建筑,引起人员伤亡。

说到这儿大家可能不理解,不是说卫星碎片到达地面的时候就没有那么多了吗,怎么杀伤力还这么大呢?

伦琴卫星再入大气层前的最后一幅图像之一

一般来说,脱轨的卫星抵达地表时就剩20%到40%,碎片个头也特别小。可是伦琴有些特别,它比较重,用的材料也比较好,耐烧蚀作用可能会更强,这就导致它的残骸遗留可能高达60%,碎片的个头也会特别大。所幸后来天佑中华,伦琴最终坠落在了孟加拉湾,并未坠落在我国境内。

对此欧航局太空垃圾处理小组海涅克·林克哈德表示,“我们的计算表明,如果伦琴坠向地面的时间迟7到10分钟,那么它就会击中北京了。”

伦琴卫星最终坠落在孟加拉湾,未落在我国境内

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