如風擺柳
首先要知道的是,人類發射的衛星、火箭相撞的概率是非常非常低的。據不完全統計,現在圍繞著地球運行的人造衛星的數量大約為2000多個,它們運行軌道一般在離地球幾百公里到幾萬公里之間,而地球的直徑是12756公里,因此我們可以粗略的想像它們是在一個直徑為1萬多公里的球面上運行。由於它們的體積相對於地球來說是極小的,因此我們可以將它們當成一個點來看,這2000多個點在一個直徑這麼大的球面上運行,從概率上來講,就算是隨機運動都很難發生碰撞,如果再算上高低軌道之分,這個概率就會更低。
雖然發生“交通事故”的概率很低,但並不代表它不會發生,在2009年2月10日美國和俄羅斯的衛星就撞過一次(值得一提的是,這也是歷史唯一的一次人造衛星相撞,以至於有陰謀論者認為這次碰撞是有意的,這裡我們不去深究)。因此,世界上各國在進行空間活動的時候,都很看重這方面的風險。
我們先簡單科普一下有關人造衛星的軌道知識,人造衛星的軌道可以按其與赤道的傾角的大小分為:赤道、極地以及傾斜軌道,其中赤道軌道的傾角為0度,其軌道平面與地球赤道重合;相對應的極地軌道的傾角為90度,傾斜軌道則介於這兩者之間。衛星軌道有六個重要的技術參數,分別為:短軸、長軸、近地點幅角、軌道傾角、交點角、過近地點時刻,通過對這六個參數的調控,地面上的衛星控制系統就可以精準的調整人造衛星在軌道上的位置。這樣世界各地的衛星地面控制中心就可以實時的傳遞相關數據,盡大可能的規避衛星相撞的風險。
事實上,世界各國進行發射衛星等空間活動的時候,並不是隨意發射火箭,而是遵循著聯合國的《外層空間宣言》、《外層空間條約》等國際法規的。在發射衛星或宇宙飛船之前,需要經過相關申報流程,經過大數據分析和嚴密的審核後,才可以得以實施。在運行軌道上的各種人造天體,通過世界各國的大數據的協調,就可以將“交通事故”的風險降到最低。
雖然可以通過人為的因素大大的降低太空交通事故的風險,但隨著人類探索空間的活動數量不斷增加,一個日益嚴峻的問題已經顯現出來,這就是“太空垃圾”問題。所謂的太空垃圾就是人類在發射火箭的過程產生的碎片、丟棄的火箭末端、人造天體表面材料的老化脫落、以及報廢的人造衛星等等。對於報廢的衛星,國際上的通用手段是通過技術手段使它們偏離自己的軌道,墜入地球大氣層,在墜向地面的過程,它們會因為與大氣層中的空氣摩擦產生的高溫而大部分燒燬掉,少量的則會墜入人跡罕至的海洋。
而對於其它的太空垃圾就是非常令人頭疼的問題了,因為它們早已不受控制,而它們的尺寸通常來說非常小,根據統計,在地球外層空間,大於10釐米的太空垃圾有2萬多個,1到10釐米太空垃圾有50多萬個,而小於1釐米的太空垃圾則多達1億個以上!這些彌散在繞地軌道上的太空垃圾以極高的速度運行,對人造天體以及宇航員的生命安全造成巨大的威脅,根據計算一個直徑為10釐米的碎片就可以將一個人造衛星完全摧毀!
對於太空垃圾,目前只能通過對大的碎片進行編號並全程跟蹤、加強人造天體表面強度、給衛星安裝高強度的遮蔽罩等被動的方式來暫時解決這一問題。值得慶幸的是,現在世界各國都在積極開展清理太空垃圾的相關研究和工作,具有主動“打掃”功能的衛星已經在研製中了,相信在不久的將來,地球的外層空間將會被打掃得乾乾淨淨。
魅力科學君
衛星飛船火箭,這些設備在外太空都有自己的規劃路徑的,走不同的路自然不會相撞。下面我們來看下,他們都是怎麼走自己的路的。
衛星,圍繞著地球運轉,每顆衛星都需要分配好自己的運行軌道,就比如地球同步衛星,在赤道的上方相對於地球靜止。最開始,國際上給每顆衛星分配2度的角度間隔,隨著衛星數量的增多,然後分配僅僅0.5度,未來隨著衛星增多,角度可能更小了。其他衛星也會有分配自己的獨特軌道,並且實時跟蹤位置,檢測其周圍的運動衛星和物體,以避免相撞。
飛船在發射時則和火箭是類似的,都是從地球升空,升空過程中實際是要規劃好路線,以避開上空可能經過的衛星,其次衛星本身裝有檢測裝置,遇到可能碰撞的物體,可以及時調整自己的方向和速度,將相撞的幾率降到最低。飛船在太空中則只能依靠自身對周圍環境的監控,以及各個衛星給他發送的座標位置了。
歷史上其實是有衛星相撞的事件的,2009年2月10日,美國銥星33與俄羅斯已報廢的宇宙-2251衛星在西伯利亞上空發生相撞,這是歷史上首次衛星相撞事故。主要原因在於美國依星未能及時預警作出軌道調整。具體為什麼沒調整,據瞭解是因為太空現在有數以萬計的太空垃圾,美國只監控了小型太空物體,忽略了報廢衛星。
由此可見,人類有足夠的能力通過預先的軌道規劃和實施監測調整路徑來避免相撞。