太空首次上演追尾事故.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑太空首次上演追尾事故　　2022年2月9日，美国“铱〞通信卫星星座的33号卫星和俄罗斯的报废卫星“宇宙2251〞在780千米高度相撞，两星即刻化为两团碎片云，继续在轨道上飞行这是人类航天史上第一次发生正式的卫星相撞，给外层空间的管理和操纵提出了新的课题空间碎片也俗称太空垃圾，本文将同时使用这两个称呼　　　　“当事人〞简介　　　　这次太空“车祸〞的双方“当事人〞，一个是美国的“铱〞卫星，一个是俄罗斯的“宇宙2251〞卫星　　1997、1998年，美国铱星公司发射了几十颗用于全球通信的人造卫星，称为‘铱〞星设计之初计划发射77颗卫星环绕地球运行，其轨道很像元素铱的原子结构，于是得名、后由于本金太高而改为66颗卫星，名称未变这次发生碰撞的33号“铱〞星发射于1998年　　“宇宙2251〞卫星属于苏联／俄罗斯的Strela-2通信卫星星座系列，这个星座的设计思想和“铱〞系统十分相像，部是用数个低地球轨道面上的数十颗卫星提供全球通信覆盖Strela-2的概括星座结构和“铱〞星有所不同，它采用3个轨道面，倾角部是74度，各轨道面间隔120度，各卫星近地点在780千米左右，远地点在800千米左右。

Strela-2星座从1970年就开头发射，比“铱〞星早了20多年，到1993年退役时，Strela-2先后发射了59颗卫星，其中3颗未能入轨宇宙2251〞卫星服役时的轨道高度为近地点778千米、远地点803千米　　由于苏联／俄罗斯的纬度对比高，因此利用地球静止轨道卫星通信日寸仰角很低，简单受地物遮挡，效果不梦想所以，苏联／俄罗斯通信卫星的轨道设计对比特别，除了有名的“闪电〞轨道外，也倾向于利用低轨道，“宇宙2251〞就是一个例子另外Strela-2研制于70年代，当时正是苏联向全球扩张的高峰期，军事战略和外交战略部需要一种覆盖全球的实时通信手段，这可能也是研制Strela-2的目的之一　　对比好玩儿的是，在碰撞事件发生之初，美国某航天新闻网站曾报道说33号“铱〞星是与俄罗斯的“宇宙1818〞海洋监视卫星相撞宇宙1818〞是苏联时代研制的核动力海洋监视卫星，块头比33号“铱〞星大好多，更要命的是星上带有一个核反应堆不过后来俄罗斯高级将领出面澄清，外界才知道俄方“当事人〞也是一颗通信卫星　　　　“车祸〞理由分析　　　　　　在迄今为止人类发射的航天器中，好多部运行在800千米左右高度的轨道上。

这个高度的太阳同步轨道对气象观测、遥感、移动通信都十分适合因此，人类历史上第一次太空“车祸〞发生在这个高度，也是完全正常的　　任何卫星发射前，设计师们都要为它设计轨道，其中十分要根据已知的在轨物体状况准确计算，让自己的卫星避开其他卫星和太空垃圾卫星一旦入轨，会依照设计好的参数稳定运行，正常状况下不会出现碰撞那么这次为什么两颗卫星没有避让开呢?　　前文说过，“宇宙2251〞卫星原本运行在近地点778千米、远地点803千米的轨道上，它于1993年6月16日发射，其后发射的航天器都要考虑避让它，包括“铱〞系统各卫星那么，碰撞是怎样发生的呢?　　在800千米的高度依旧存在着很稀疏的大气，其密度当然不能供人类呼吸，也不能给飞行器提供有效的升力，不过还是能给航天器造成一定的阻力这个阻力虽然很小，但是日积月累就会使航天器的动能渐渐损失，导致高度下降，因此笔者猜测，“宇宙2251〞卫星很可能在10多年的运行过程中掉了一点高度，虽然幅度不大，但足够使它与33号“铱〞星相撞了当两星同时运行到了那个轨道交点上，“车祸〞就发生了用马路交通的概念解释，就是“宇宙2251〞卫星和33号“铱〞星同时过交错路口而都没有避让，于是相撞。

　　　　“车祸〞有多严重?　　　　“铱〞星运行在高度780千米、倾角86.4度的轨道上而“宇宙2251〞的轨道倾角是74度根据轨道动力学的有关公式，假如把地球简化成一个均质的梦想球体，那么卫星在同样轨道高度飞行，不管其轨道倾角和速度方向如何，速度的大小都是一样的　　以这样的梦想模型计算，“宇宙2251〞卫星和33号“铱〞星碰撞时的速度大小都是约7.5千米／秒当然速度是矢量，不过我们目前还无法知道两星相撞时各自的概括速度方向，因此无法准确计算其速度差，也就是碰撞的相对速度两星的轨道面夹角为12.4度，考虑到其碰撞地点在西伯利亚上空，因此当时两星的速度速度夹角应当和12.4度这个数字相差不多，那么其速度差就是大约1.61千米／秒这个数字确定不够准确，但是足够我们理解“车祸〞的惨烈程度了这是现代大口径炮射穿甲弹才能达到的速度，连坦克吃上一记也不见得能生还，更何况是卫星了，　　所以，“宇宙2251〞卫星和33号“铱〞星毫无悬念地化为两团碎片，飞散开去，　　　　“车祸〞责任分析　　　　卫星在发射前，都要向有关国际组织登记其轨道和无线电频率，防止碰撞和干扰在“车祸〞发生时，33号铱星正常运行在自己的轨道上；而且“宇宙2251〞已经是废弃卫星，“报废车〞“上路〞还发生“车祸〞，假如依照地面上马路交通的法则，应当是“宇宙2251〞卫星“负全责〞不过国际航天相关法律中，并没有对这种状况做出明确规定，任何卫星甚至飞船被空间垃圾撞到只能自认倒霉，因此“铱〞　卫星公司很难向俄罗斯方面要求赔偿。

　　那么33号“铱〞星要如何避让呢?理论上卫星可以或抬高或降低轨道就能躲过去；当然也可以向左、右躲闪，这就要改变轨道倾角这就是所谓的变轨机动才能改变倾角的燃料消耗十分巨大，只有重型的军用侦察卫星或航天飞机才会带这么多燃料，改变轨道高度的燃料消耗相对少一点多数应用卫星都需要定期举行变轨机动，以补偿空气阻力、太阳光压、天体摄动等造成的轨道漂移国际空间站也经常要抬高轨道以补偿大气阻力造成的轨道降低它往往是等到“联盟〞、“进步〞、“自动转移飞行器〞飞船或航天飞机与自己对接后，靠它们的发动机把自己推上去33号“铱〞星完全有能升高或降低轨道，躲开“宇宙2251〞，惋惜没有预警　　不过这当中有个很诡异的细节美国空军航天部队几十年来一向在用全球雷达网跟踪空间目标，号称尺寸大于10厘米的空间物体部被跟踪并且编号、记录在案宇宙2251〞是个不小的卫星，而且是俄罗斯的军用卫星，美军一定早就在跟踪它，对它的轨道状况一定有足够了解，完全可以预计这次“车祸〞然而笔者从任何渠道部没有发觉美军发出过警报，事后他们宣布自己是由于忙不过来才没发预报 — 6 —。