人造衛星也有「公墓」?帶你逛逛傳說中的「墳場軌道」

2021-02-25 數字北京科學中心

人是有壽命的，人類去世之後，往往會被安葬在墓地裡面。但你知道嗎，人造衛星、宇宙飛船也是有「壽命」的，那麼當衛星「壽終正寢」的時候，它們將去往何處呢？

其實，如果地面上的指揮中心不加以管制的話，人造衛星完成任務，到達壽命之後，依然會環繞地球運動，變成「漂浮」在太空中的垃圾。

斯普特尼克1號是蘇聯發射的第一顆人造衛星，也是人類歷史上第一顆人造衛星，目前為止，全世界有至少七個國家掌握著獨立發射人造衛星的技術，一共向太空發射了近四千顆人造衛星。這些衛星環繞在地球周圍，有的在正常運行工作，但大部分已經達到了壽命。

根據美國航天局的統計，目前至少有一億塊太空垃圾（包括衛星殘骸以及破損的航天飛行器碎片）在環地球運行。或者，你可以理解為，我們的家園就在一個龐大的「垃圾站」裡。

來源｜人民號 天文在線

但是，與我們生活中的垃圾不同，這些衛星的殘骸是處在高速運動狀態的。它們之中有相當一部分在離地面三四百公裡左右的近地軌道上高速運行，速度約為每秒七至八公裡。

想像一下，你一出家門，四面八方都是一些無人駕駛且不受控制的高速跑車，這會是什麼感覺？

在電影《地心引力》中，女主人公及其他太空人就是在出艙執行修復工作期間，遇到俄羅斯發射飛彈擊毀其一顆廢棄間諜衛星，爆炸產生的碎片擊毀大量太空飛行器並衝向「探索者」號，將其與哈勃望遠鏡一同撞毀，導致船艙裡的太空人全部遇難。

在現實世界中，至少發生了6次衛星相撞的事故。

第一次是在美國東部時間2009年2月10日上午11時55分，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。

來源｜搜狐

除了相撞的太空飛行器會損壞甚至直接報廢，碰撞後產生的碎片對其他的太空飛行器也是個不小的威脅！

據計算，一塊直徑為10釐米的太空垃圾碎片就可以將太空飛行器完全摧毀，數毫米大小的太空垃圾就有可能使它們無法繼續工作。

經模擬，如果兩個天宮二號大小的太空飛行器在近地軌道相撞，所產生的碎片可能會讓人類在未來十幾年內都無法安全地發射衛星。

來源｜嗶哩嗶哩

因此，為了在軌或即將發射的太空飛行器能正常安全運行，人類非常有必要合理地處理這些「退休」的衛星。

聰明的人類想出了很多方法，第一種方式就是「火葬」。這裡所說的「火葬」並不是真的一把火把這些太空垃圾燒了，而且太空中沒有氧氣，想要將東西點著，可不是那麼簡單。

這裡講的「火葬」是讓報廢的衛星減速下降，回落地球，在下落的過程中，衛星會與地球上的大氣層劇烈摩擦，產生足夠高的溫度，從而被燒蝕殆盡。

如果衛星或太空飛行器的體積太大，不能完全燃盡，碎片就可能落到地面，因此退休的衛星與太空飛行器墜毀時，都會「瞄著」地球上人煙稀少的荒蕪地帶，或者是廣闊的海洋，儘可能減少對人類的正常生活的影響。

來源｜電影《地心引力》

在南太平洋中央有個特殊的位置叫作「尼莫點」，也叫海洋遠極，平均來看，這裡距離任何一片陸地都非常的遠。從「尼莫點」到離它最近的一片陸地，也足足有2688千米！

正因如此，很少會有人乘船到訪「尼莫點」，甚至幾乎不會路過這裡。於是，「尼莫點」成為廢棄太空飛行器理想的墜落點。

對於大多數國家而言，火箭升空過程中被丟棄的部分以及低軌道衛星與太空飛行器穿越大氣層的墜落點都會選擇在尼莫點，因此，尼莫點也成了近地衛星的「公墓」。

來源｜環球解密

對於距地面三四百千米的近地軌道衛星，讓「退休」的它重返地球或許是個好辦法。但是對於遠在36000千米之外的地球同步衛星來說，就不那麼容易了。於是人們想了第二種處理報廢衛星的方法——「天葬」。

「天葬」，顧名思義是把衛星「掛」在遙遠的天上。這種方法不會使衛星下降，而是把它上升到比地球同步軌道更高一些的軌道，這裡被稱為「墓地軌道」，也叫「墳場軌道」。

墓地軌道的高度足夠高，這裡的衛星也足夠稀疏，得以保證了不會對在運行中的同步衛星造成影響，保證了它們的安全。

來源｜鳳凰網科技

1997年，機構間空間碎片協調委員會（英文全稱Inter-Agency Space Debris Coordination Committee，縮寫IADC）制定了一套規章，以保證同步軌道環能夠保持潔淨，沒有廢棄衛星。

該組織指定，地球同步衛星衛星壽命終結時，應該被推進到同步軌道環上空300公裡處的「墳場軌道」。

2006年，俄羅斯的「快車」—AM11號通信衛星被太空垃圾擊中失效後，就被地面控制站送進了「太空墳場」。

來源｜Pexels

如今，人類已經進入了「信息的時代」，衛星通信作為其中重要的一環，已經融入到了我們生活的方方面面。

隨著民營航天事業的興起，衛星的體積越來越小，數量越來越多，太空垃圾的處理在很長一段時間內都將成為人類不可避開的難題。

「尼莫點」與「墳場軌道」的存在暫時解決了「退休」衛星與太空飛行器的去處，但人類依然有必要探索新一代太空垃圾處理技術。

近日，歐洲航天局表示他們將與ClearSpace公司達成合作，啟動「首次碎片清除計劃」，試圖利用定製的太空飛行器將太空垃圾帶回地球。未來又會出現哪些新的處理太空垃圾的手段呢？讓我們一起期待！

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