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死亡轨道:人造卫星报废后会怎样?

 大隆龙 2017-05-10

死亡轨道:人造卫星报废后会怎样?

到目前为止,在地球上方的不同高度上,有一千多颗人造卫星在绕着地球轨道运行。然而,这些只是正常在轨运行的数量。如果再算上已经报废的卫星,这个数字会高得多。

这些太空垃圾会对正常运行的卫星构成巨大的威胁。现代火箭发射需要经过一系列研究分析之后才能敲定方案,太快垃圾问题是其中一个关键问题,因为它直接影响了所发射火箭的安全性和完整性及其有效载荷。

在太空探索的早期时代,科学家和太空工程师对所发射卫星的遥远未来并没有考虑太多。换言之,他们并不担心进入太空的火箭和卫星报废后会怎样。然而,到了今天,地球轨道上已经积累了大量的太空垃圾,即使两个物体之间的小规模碰撞也可能引发连锁反应,甚至造成灾难性后果——就像电影《地心引力》那样。

死亡轨道:人造卫星报废后会怎样?

正如机器一样,人造卫星也有一个明确的使用寿命。但不像地球上的机器那样,人造卫星在太空中运行,这意味着我们无法处理那些报废的卫星。那么,报废卫星会如何处理呢?

简短的答案:科学家处理报废的卫星有两种方法。其一,降低功能失灵卫星的速度,让它回落到地球,在再入过程中于大气层中燃尽。其二,把报废的卫星推到一个更高的轨道,这样它将继续绕地球轨道运动数百年,远离正常的卫星。

人造卫星按照用途处在不同的轨道高度上, 一些非常低,距离地面仅有几百公里,如国际空间站几百公里;而有些卫星的轨道很高,距离地面数万公里,如地球同步卫星。处理报废卫星的方法在很大程度上取决于它们距离地球有多年。那么,先来考虑第一种情况。

靠近地球的人造卫星

死亡轨道:人造卫星报废后会怎样?

为了遗弃近地轨道的人造卫星,太空工程师稍微改变其轨道,使其进入较低的轨道,并在25年内再入大气层中烧毁。这被称为人造卫星的“25年规则”。

如果人造卫星的块头太大,不能在再入大气层期间完全烧毁,那么卫星最后剩余的燃料将被用来减速并将其按一定方向脱轨,以使碎片落在偏远地区。这个偏远地区可称为“航天器公墓”,具体位于南太平洋。

远离地球的人造卫星

如果功能失灵的卫星处在很高的轨道上,那么降低其速度,使其脱轨将需要大量的燃料,这是处于生命周期最后时刻的人造卫星所不具备的。事实上,太空工程师会把这样的卫星推到更高的轨道上,被称为“墓地轨道”。

死亡轨道:人造卫星报废后会怎样?

事实上,把报废的远地卫星推入这样更高的轨道只需改变11米每秒的速度,而降低其轨道使其再入大气层需要改变1,500米每秒的速度,所以“燃油经济性”可见一斑。墓地轨道也称为垃圾轨道或弃星轨道,位于地球上方36,050公里,比最远的远地卫星高出大约321公里,这样能保证其他正常卫星的安全。

处在“墓地轨道”上的卫星继续围绕地球旋转数百年,然后逐渐失去高度。不过,科学家并不担心这个遥远的未来。也许二三个世纪之后,科学家就有办法清除掉这些太空垃圾了!

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