这几天,有一则让人后怕又愤怒的消息,在社交媒体上热传。大意是,马斯克的星链卫星,在未通知中国的情况下,擅自改变轨道,威胁到了中国空间站的安全,中国空间站被迫调整轨道紧急避碰。更气人的是,这样的事情发生了两次!分别在2021年的7月1日和10月21日。那么这到底是是怎么回事?中国空间站会有损失吗?
01
我们的空间站有损失吗?
有人可能觉得,既然没真的出事故,是不是其实也没什么损失?
并不是这么简单。
首先,空间站调整轨道,需要使用推进器,而推进器一工作,就需要消耗燃料。尽管中国空间站配备了工质利用率更高的霍尔推进器,但也有普通的化学推进剂推进器,太空里可不比地球上,燃料消耗多了,再补充就得发射货运飞船了。虽然一次两次调整轨道消耗不大,但考虑到星链项目那庞大的卫星总数,如果以后星链卫星多了,让这种避让成为常态,那情况恐怕不容乐观。
此外,中国空间站上当时可是有航天员的,而星链的卫星在没有知会的情况就改变轨道,考虑到航天器之间的相对速度,这多少有点像高速公路上不打灯就突然并线,就算没有造成事故,也是一种漠视他人生命安全的缺德行为。
02
空间轨道是无限的吗?
可能有些朋友会奇怪,地球之外是无垠的宇宙空间,怎么会放不下区区几个航天器,还需要让来让去的?
事情是这样的,我们去体育馆看演唱会时,场地虽大,但前排的好座位又少又贵;同样,太空虽大,但最有价值的轨道是近地轨道,尤其集中在离地面高度不超过600km的范围内。卫星在这个距离上,“看”地面更清晰,传信号延迟更低,非常适合卫星探测,或组建通讯系统。因此星链项目选择在轨道高度550公里的地方,部署了近1900颗卫星,并打算继续发射数万颗卫星。
但根据专家推测,近地轨道所能容纳的卫星总数约为6万颗,从这个角度来说,轨道资源,其实是有限的,滥用轨道的行为,是在浪费全人类的资源。
03
发射太多卫星会怎么样?
以数量最多的星链卫星为例,这些卫星形状像块门板,只有260千克,尺寸大约相当于两个办公桌面(约2.8*1.4米),进入轨道后,还会展开10米长的太阳能板。
这个尺寸放到太空尺度下虽然不大,但不要忘了,轨道上的航天器都在高速运动,数量多了以后,一旦发生碰撞,就会瞬间爆出一大堆向四面八方高速运动的碎片,而这些碎片覆盖的范围更广,可能击毁附近其他航天器,产生更多新碎片,以至于引起连锁反应。如果航天器密度过大,发生这种事故,那么轨道上的碎片数量将在短时间内成指数增长。
另外,很多航天器,包括星链卫星,都能够改变自己的轨道规避碰撞,但这有可能导致连锁反应。比如我们经常看到,本来所有的车辆都在各自的车道内正常行驶,突然有一辆车变道,为了避让,其他车也得跟着变道,很多事故都是这么引起的。而且航天器其实都有寿命,也有出现故障的可能,密度高了以后,一旦出故障失控,很容易牵一发而动全身。
而且,对正在连续改变轨道的卫星,它最终进入什么轨道是难以精确判断的,中国空间站第二次的规避,就是因为没法判断附近轨道的星链卫星到底要去哪儿,为了安全只好进行规避。
事实上,星链第一批卫星发射的时候,欧洲航天局的“风神”地球观测卫星,就曾因为星链卫星突然调整轨道,被迫规避。后来又有了咱们中国空间站的两次紧急规避。
04
星链的卫星到底是不是太空垃圾?
有些网友因为这些事义愤填膺,甚至说星链的卫星是“太空垃圾”。有一说一,这种说法并不妥当,因为按照太空垃圾的一般定义,它们是指所有在轨且废弃的人造物体,换句话说,就是只有那种不能操控、失去联系、丧失功能,在轨道上漂着的东西才算是太空垃圾。而星链的大部分卫星功能完好,甚至还自带霍尔推进器,能根据指令改变轨道,显然不应该被算作太空垃圾。
但是,明明功能完好却又做出这种危险举动,这行为本身倒可以说是不太干净了……
作者 | 丁 崝
审核 | 刘 勇 中国航天科普大使,中国科学院国家空间科学中心研究员,博士生导师,美国新罕布什尔大学理学博士, 中国科普作家协会理事,航天科技教育联盟特约专家
本文由“科学辟谣平台”(ID:Science_Facts)出品
编辑/韩世容