
清除空间碎片的办法,在自然界只有靠大气层
主持人:在99年的时候6月份,美国“发射号”航天飞机返回,有64处撞击的痕迹,这算是多的呢?还是算是少的呢?
都亨:撞得多了,有了裂痕或者是什么就要换掉,平均每次都要换一两块,损坏是很严重的。
主持人:碎片它有这么大的一个危害,作为物体,它有没有自生自灭的过程?或者是有没有一个生命周期?
都亨:有。现在清除空间碎片的办法,在自然界只有靠大气层,因为我们讲空间是没有大气的,真正没有大气是在很高很高的空间,比如说到1000公里以上,可能大气非常少,对碎片的运动没有什么影响了。在300、400公里大气虽然比地面稀薄得多,但是还是有一点点。这一点点大气就可以对碎片产生阻力,一有阻力速度就降低,它就往低处掉,越掉,大气越稠密,越往下掉,最后就掉下来了。但是这个时间可能会很长,300、400公里可能要1年,500、600公里可能要10年。
主持人:距离越远,它的寿命可能越长。
都亨:因为我们的大气是按指数往上递减的,1000公里和100公里的大气密度相差很多,所以在1000公里的大气密度的速度可能在几十年到几百年,到200、300公里的时候可能是一年或者是几年就掉下来了。它在不断的增加,也在不断的减少。
主持人:增加的概率还是比减少得多。
都亨:增加跟人类的航天活动有关,人类的航天活动越多,它的增加的机率越多。
主持人:有一个数据显示,在2005年的时候,美国和苏联产生的比率是45%,一个是48%,咱们国内是1.2%,这个数据目前有没有一个大致的变化?
都亨:这个数据是动态的,美国跟前苏联或者是俄罗斯,他们产生的多是因为他们的航天活动多,他们的卫星多,他们的运载火箭在空间爆炸的机会也多,这个跟各个国家的航天活动的规模是直接有联系的。
主持人:但是美国和苏联已经拥有了对于碎片跟踪监测的这样一个系统是吗?
都亨:美国跟俄罗斯都有一个监测网,这个监测网并不完全是为了空间碎片而建的,可是它可以根据空间碎片测量它们的轨道。像美国的话,它主要是在低高度上,1000公里以下或者是2000公里以下主要用雷达。高轨道,比方说1万公里或者是36000公里他们主要用望远镜来测量碎片的轨道。
主持人:我们国内这方面的技术现在研发进展得怎么样呢?
都亨:因为这个事情很重要,所以我们现在国家在积极筹划这个事,因为我们国家的航天活动也越来越多,将来产生的碎片也会逐渐增加,而且我们的航天器也要防止,这个碎片一到空间就不管哪个国家产生的了,美国、俄罗斯的碎片也会撞你,所以我们也必须要掌握这样一个能力。因为这个事比较复杂,所以正在筹划这个事。
长征四号残骸曾和美国一个火箭残骸相撞
主持人:都老师,50年来,都有哪一些曾经空间碎片撞击到了太空卫星和太空飞船的这样的事件?
都亨:刚才讲的是法国那个卫星,还有碎片跟碎片撞击的,其中前年我们长征四号的一个残骸和美国的一个火箭残骸也相撞了,这个其实是很正常的事情。网络上炒得很热,说是中美军事对抗,其实这个没有任何意义。
主持人:我们也控制不了它。
都亨:这样的事件大概有好几次了。
主持人:碎片跟碎片之间的相撞好几次了。他可能是想知道,碎片撞击到卫星或者是航天飞机致使它们不能工作的情况。
都亨:现在还没有。但是我们可以像国际空间站,航天飞机以及一些重要的应用卫星,比如说欧洲的斯波特卫星,他们已经在躲,平均每年要躲四次,这个对他们来讲是非常沉重的负担。
主持人:每次要躲意味着什么?大家要牺牲什么?
都亨:首先要燃料,像国际空间站很难,在它变轨道的过程中,它的整个微重力环境就破坏了,最后整个实验要停下来。因为它都有预定的任务的,而且任务需要在某一高度上进行,如果高度一变的话,它就要变回来,这个事情还是比较麻烦的。
主持人:首先是燃料,还有对于地面研究的影响。
都亨:主要是对任务有影响,你要变轨的话,都得改变。如果你还得改变原来的任务,这是挺麻烦的事情。国际空间站原来每年平均四次,这已经是很沉重的负担了。
嫦娥1号将避开太空垃圾
网友:这次“嫦娥一号”的发射有没有这方面的规避措施?是不是也是考虑了不要跟空间碎片的撞击?
都亨:从安全角度肯定是要考虑的。但是“嫦娥一号”跟过去的载人飞船和其他的应用卫星不太一样的。我们知道空间的分布主要是在2000公里以下密度比较高,真正到“嫦娥”附近的话,空间碎片影响是没有了。“嫦娥”这次不是直接飞到月球上,而是在地球上三次变轨三个大椭圆轨道,所以它回到空间碎片密集的区域,从安全角度肯定是要考虑这个问题的。
主持人:考虑是肯定要考虑到,但是对于“嫦娥一号”造成的影响,肯定是从地面到地球的转换轨道这一段之间的影响,到后面它的低越轨道这一块是不会有什么影响的。
都亨:到低越轨道不会有太大影响。
主持人:在太空中影响航天器的危害物质有哪些?
都亨:高能带电粒子,太阳发出很多高能粒子,一个粒子就可以造成计算机软件里面的芯片翻转,数字化的0101,这是一个状态了,如果一个粒子打进去,可能造成了0变成1了,如果你光是数据的话,问题不太大,如果是在一个控制系统里面的数字网络里面0变成了1了,那整个控制就乱了。所以一个高能粒子就有可能造成一个航天器彻底失败。这是一种很重要的因素。还有等离子体,因为在地面上是没有等离子体的,在太空环境里,99%是以等离子体的形式存在,因为它都是带电的电子和离子组成的,它到航天器表面,就是航天器表面带电,如果是电子和离子的速度不一样,航天器可以带有很高的电压。比如说在同部轨道上,曾经测量过有200伏的电压,如果一放电,就可能会造成航天器的失败。
网友:听说我国有一次神舟飞船因为要躲避空间碎片而改变发射时间,是不是有这么一回事?
都亨:不是空间碎片,那是躲避流星体,好像是“神舟一号”发射的时候,正好那一年是有流星雨,原来我们预计的时间也是在这个时候,估计风险要增加很多,所以提了一个建议,为此推迟了24小时发射。流星体在宇宙空间中的速度非常高的,最高速度可以到每秒72公里。
主持人:流星体和空间碎片之间会不会产生一些什么关系?
都亨:它们都是属于空间的一种物体,流星体是自然的,空间碎片是人造的。
主持人:它们会有一些撞击或者是碰撞吗?
都亨:也可能有。
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