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卫星在太空遭受撞击,真是无处躲藏吗?

美国太空军下属“第18空间控制中队”(18 SPCS)3月19日在推特上公布了一则消息,说美国NOAA-17号气象卫星在轨道上发生了不明原因的解体,卫星变成16个碎片之后散布在轨道上,暂时不会对“重要的空间资产”构成威胁。然而仅过了几天,18 SPCS又发布了一个推文,说中国的云海一号02星在3月18日也发生了解体,碎成了21块!

美国太空军两条相关推文

这是件很蹊跷的事情,考虑到美国太空军近期十分活跃,它的X-37B自2020年5月17日发射升空之后一直没回来,两次卫星解体是意外还是有人故意为之?一时间众说纷纭。

第18空间控制中队是个什么机构?它是一支空间监视部队,负责对环绕地球轨道所有的航天器和太空垃圾进行24小时监控和分析、对航天器轨道关系进行联动评估、保障飞船安全。换句话说就是太空中所有运动物体的轨道参数它都要掌握,那是谁的卫星、它什么时间在什么位置、我会不会撞到它,这些参数它都要知道。

美国太空军监控空间物体

所以,尽管其它官方渠道尚未发布消息,18 SPCS在推特上公开的信息应该有些可信度。

NOAA-17号气象卫星由美国国家海洋和大气管理局(NOAA)运营,在轨运行11年后因仪器失效,于2013年4月报废。在退役前,地面控制系统向卫星发出指令,关闭了星上所有发动机、放空了氮气、改变太阳能电池的角度让它不对着太阳、最后切断星上供电的电池。这意味着除非遭到外来撞击,卫星自己不会发生爆炸。

报废的NOAA-17重约1.5吨

与许多气象卫星相似,NOAA-17是一颗太阳同步轨道卫星,它几乎垂直于地球赤道面,近地点高度807公里、远地点高度823公里,每101分钟绕地球转一圈。在这个高度空气阻力极小,卫星失效后会很长时间保持高度。

中国的云海一号02星是2019年9月25日由长征二号丁运载火箭发射升空的气象卫星,由上海航天技术研究院(SAST)研制,主要用于空间、大气和海洋环境探测、防灾减灾等科研工作,一年多来它一直在正常运行,轨道高度与美国NOAA-17比较接近。

两颗卫星发射时的图像

美国气象卫星退役了整整8年,星上电池已经断电,应该说不会自行解体;中国卫星刚服役一年多,各系统处于正常状态,也不存在突然爆炸的可能。现在两颗卫星先后解体,说明二者之间存在某种联系。那么是因为NOAA-17号解体的碎片撞击到了云海一号02星,从而造成中国卫星解体吗?这种可能性不能说没有,两颗卫星的轨道高度相近,虽并不处在同一个轨道面上,但碎片会沿着自己的轨道散开,有可能在某一时间与其它轨道卫星发生交会。

风云一号C星碎片散布在它原来的轨道上

如果NOAA-17星因为遭受了侧向撞击而解体,情况就会变得不同。由于撞击动能方向与卫星运动方向不一致,就会导致卫星解体后的碎片脱离原先运动的轨道,很快偏移到其它轨道上去,从而导致别的卫星受害。NOAA-17有16个大的碎片,还有没有其它小碎片?这些小碎片的运动轨迹如何?18 SPCS并没有公布。

风云一号反卫星试验动画

2009年2月10日,美国铱星-33与俄罗斯报废的通信卫星Kosmos-2251在789公里高度侧向相撞,巨大的冲击产生了数以万计的碎片,至今依然有超过1500个碎片在太空中乱飞。NOAA-17是否被它们撞击,我们不得而知,或许中美两颗卫星都是同一次撞击事件的受害者。

铱星-33与Kosmos-2251相撞

有朋友猜测此次卫星解体事件是否由美国太空军一手策划制造,因为他们的X-37B空天飞行器OTV-6一直在太空飞行,如果它发射动能撞击器就能轻易狙杀卫星,认为这显然是一次不宣而战的“太空暗战”。

卫星遭动能撞击模拟

从此前公开渠道信息看,X-37B升空后释放了一枚名叫FalconSAT-8的卫星,卫星重136千克,星上携带5个实验载荷,包括新型电磁推进系统、超材料天线和用于姿态控制的反作用轮,还有用于碳纳米管和用于摄像的传感器,也就是说这枚小卫星不是攻击性武器。除此之外,X-37B还将执行两项NASA关于新材料和太空育种的实验任务,和一项太阳能转换为微波能量传输回地面的试验,执行任务的轨道高度为388~404公里、轨道倾角44.6度。要知道X-37B并不大,如果这些信息是可靠的,那么它将不会有时间和内部空间另外发起卫星动能攻击。

X-37B体积并不大

X-37B具备一定的轨道机动能力,它因此时常被描写成一个太空幽灵、轨道杀手。然而在太空的轨道机动并不是我们想象的那样想怎么飞就怎么飞。要从400公里轨道到达另一个800公里高轨道并且接近高速运动的卫星,其难度非常非常大,消耗的燃料也非常多。而在几百千米之外向卫星发射动能武器并且一击即中也不是件容易办到的事情――除非它发射的是一种新型导弹。

太空已经非常拥挤

在地球周围的太空中不只有几千颗大大小小的卫星,由于多年来各种卫星失效、碰撞以及反卫星试验造成了数以亿计大大小小的碎片,其中大于1厘米的碎片就超过100万个,这些太空垃圾全都以大约7.9公里/秒的速度乱窜,加上太空中还有不计其数的微陨石颗粒。因此谁家要想自己的卫星不被撞上是需要些运气成分的,而一旦卫星遭到撞击变成碎片,就可能引发连锁反应,殃及其它卫星。

卫星碰撞后果严重

云海一号02星被毁是否有人故意攻击?我们不得而知,茫茫太空、事发突然,想取证实在是太难了,所以我猜测它会被当成一起偶发的意外事件冷处理。而要是这种事一而再再而三地发生,那就两说了。