据忧思科学家联盟(UCS)记录,截至2021年1月1日,共有6542颗卫星环绕地球飞行,其中3372颗为活动卫星,3170颗为非活动卫星。


然而,根据联合国外层空间事务厅所维持的射入外层空间物体指数,截止2021年4月底,太空中有7389颗单独的卫星;与2020年相比,增加了27.97%。数据库还显示,自其成立以来,全球共发射了11139颗卫星,其中只有7389颗在太空中,其余的卫星要么在大气层中被烧毁,要么以碎片的形式返回地球,例如最近的中国长征五号丙火箭,潜入了印度洋。


2020年共发射卫星1283颗,与以前相比这是发射卫星数量最多的一年。然而,到2021年4月底,全球已经发射了近850颗卫星,是2020年的66.25%。


欧洲航天局今年3月,俄罗斯一枚旧火箭的一块碎片似乎与一颗中国卫星相撞。哈佛大学天文学家乔纳森·麦克道尔从太空部队的数据中发现了这次碰撞。


最近一次大型卫星碰撞发生在2009年,但更多的旧航天器正在轨道上建造。


7389颗卫星围绕地球,如何避免卫星在太空相撞?


今年3月,一颗中国卫星神秘地解体,散落成几十块碎片。现在,哈佛大学的一位天文学家发现了可能发生的事情:它似乎与俄罗斯火箭的一块碎片相撞。


3月中旬,美国太空部队的传感器检测到中国卫星云海1-02破裂时产生的新碎片。云海1-02于2019年发射,所以它相对年轻,应该足够完好,不会自行解体。


没有任何关于原因的裁决被宣布。但太空部队确实在周六悄悄地更新了太空碎片目录,提供了新的线索。


麦克道尔发现了这家新上市公司,并在Twitter上分享了它。他重新查看了轨道数据,发现俄罗斯火箭和云海卫星在云海解体的确切时间和一天内擦肩而过,距离不到0.6英里(1公里)。


这个距离在误差范围内。这两个物体绕地球飞行的速度比子弹还快,所以任何接触都会导致碎片爆炸。


据麦克道尔说,坠机产生了37块已知的碎片,不过他补充说,可能还有更多未分类的碎片。


7389颗卫星围绕地球,如何避免卫星在太空相撞?


麦克道尔说,这次碰撞看起来不像是“灾难性的”,因为云海卫星自3月份以来已经进行了几次轨道调整,表明中国仍然可以控制它。


“这是一个适度的大问题,”麦克道尔告诉Insider。“这表明,这些较小的非灾难性碰撞正在成为现实——我们将看到越来越多的此类碰撞。”


太空碎片的危险


太空碎片围绕地球运行的轨道碎片或太空垃圾的分布图。


上一次两颗绕地球运行的大型物体相撞是在2009年,当时一颗报废的俄罗斯军用卫星在西伯利亚上空撞上了一颗活跃的铱星通讯卫星。那次碰撞以及之前在2007年的一次碰撞,使近地轨道上的大型碎片数量增加了约70%。从那时起,已经出现了几次假警报和侥幸脱险。


7389颗卫星围绕地球,如何避免卫星在太空相撞?


10月,一颗废弃的苏联卫星和一枚废弃的中国火箭在太空中擦肩而过,此前轨道模型显示,两颗卫星“极有可能”发生碰撞。2020年1月,一架失效的太空望远镜和一颗旧的美国空军卫星在宾夕法尼亚州匹兹堡坠毁的几率达到了惊人的水平。在这两起事故中,没有人能控制卫星避免相撞。


已经有近1.3亿个太空垃圾围绕着地球——来自废弃的卫星、解体的航天器和其他任务。这些碎片的移动速度大约是子弹的10倍,无论碎片多么小,都足以对关键设备造成灾难性的破坏。这样的撞击可能会导致宇宙飞船上的宇航员死亡。


奋进号航天飞机的散热器在执行一次任务后发现了一块太空碎片。入口孔大约0.25英寸宽,出口孔是入口孔的两倍大。


美国国家航空航天局每次轨道上的物体相撞,它们都可能爆炸成高速运行的小碎片组成的新云团。事实上,撞击中国卫星的碎片可能是在早些时候的一次碰撞中从原来的俄罗斯火箭上脱落下来的。


“这一切都非常令人担忧,这也是你想把这些大物体从轨道上移除的另一个原因,”麦克道尔最先报道了他的发现。“它们可以产生其他更小的碎片。”


专家预计,如果没有人从太空中移除报废的卫星和旧火箭残骸,将会有更多类似的近距离碰撞。


如何避免卫星在太空相撞?


美国天文学会认为,由于OneWeb和SpaceX的Starlink等卫星项目的兴起,到2030年,我们可能会看到超过100000颗卫星围绕地球运行,而这一数字将完全超过我们的监测和分析能力。专家们一再呼吁建立一个更好的框架来管理太空交通和防止未来卫星坠毁的灾难,但世界上最大的太空大国仍在拖延。与此同时,越来越多的对象正在危险中彼此靠近。


7389颗卫星围绕地球,如何避免卫星在太空相撞?


Ruth Stillwell是航空航天政策解决方案的执行董事,也是佛蒙特州Northfield Norwich大学的兼职教员。她认为,我们应该参考数百年来制定的海事法律和政策来进行太空交通管理,正如海事法律指导海上船舶和其他船舶的行为那样。


太空空间交通管理在很大程度上是一个新兴领域。我们正处于早期阶段,国际社会正在讨论制定行为规范和标准。空间交通管理的根本目的是防止空间碰撞,因为空间碰撞会产生碎片,并导致太空环境受到污染,这对未来的太空参与者来说不太安全。所以空间交通管理包含两个方面,不仅仅是减少碰撞损坏卫星的事件,更降低太空碎片对环境造成长期损害的风险。


太空空间态势感知是另一回事,它是用来提供数据的。例如,世界上不同的国家和公司探测到这些卫星在轨道上的位置,并分享出来。50年来,除了太空碎片的位置之外,其实大家并不需要太多其他信息。但随着轨道上垃圾越来越多,问题不仅仅是“你如何避免碎片”,而是“你如何与同轨道上其他卫星运营商互动”?当两颗可操纵的卫星想要同时在同一地点时,这时候面临的才是空间交通管理问题,而不是空间态势感知问题。


但是有一个现实的难题是,不同的运营商有不同的内部流程,他们不一定想要共享信息。


美国航天第18空间控制指挥中队每天都在不断观察天空,平均每八小时重新评估形势。如果检测到近距离接近,他们将向卫星的操作员发出连接警报。对于太空空间管制来说,空中交通管制显得不那么合适,海事法实际上提供了一个更好的模式。


为了提供空中交通管制服务,世界上所有国际空域都指定给一个单一实体国家。例如,美国控制着500万平方英里的国内空域,但控制着2400万平方英里的国际空域。


太空没有这样的东西,正好,公海也没有。公海拥有的是一系列商定的行为规则和对每艘船只的管辖权。每个人都可以使用这种共享资源,海洋自由的原则包括航行自由、飞越自由、铺设海底电缆的自由、捕鱼自由。在海事协定中,有进行商业活动的自由。这与空域不同,空域在历史上一直是纯粹的交通区域。


轨道域也不仅仅是用于运输。这是商业活动发生的领域,例如电信、遥感等。


当然,海事法也是为了防止公海上的碰撞。碰撞规则规定了两船迎面相撞时应该发生的情况,例如谁有优先操纵权,如果在狭窄的航道中发生了什么事情该怎么办等等。它们对我们在太空领域面临的挑战具有非常明确的适用性,两者有非常明显的相似之处。


1997年,美国发射的铱星33号在西伯利亚上空与俄罗斯1993年发射的“宇宙2251号”相撞并报废,这是历史上首次卫星相撞事故。这次事故是一个警钟,它导致了许多与太空相关的商业活动兴起。例如,开发在轨服务技术来处理留在空间的大型物体,以及开发商业传感器网络,以便我们能够获得越来越好的空间态势感知信息。


事故风险很大程度上也是一种商业机遇,随着越来越多的国家的商业公司都进入太空领域活动,制订通用规则势在必行,更是拿下太空主动权的关键。


文章来源: 升哲科技,趴趴熊

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