潛在的衛星碰撞可能產生危險的碎片群

值得慶幸的是,碰撞的機率可能低至0.1%

美國國家航空航天局的紅外天文衛星(IRAS)的插圖,這是兩個長期失效的航天器之一,它們可能在2020年1月29日在地球軌道上發生碰撞。

我們希望今天這兩個舊的太空垃圾的近距離接觸只是如預測的那樣的一次擦肩而過,因為碰撞會非常糟糕。

兩顆長期失效的衛星——紅外天文衛星(IRAS)和重力梯度穩定實驗衛星(GGSE-4)——將於今晚(1月29日)在賓夕法尼亞州匹茲堡上空約560英里(900公里)處

呼嘯而過


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在最接近時,即美國東部時間下午6:39(格林威治標準時間2339),根據加州衛星跟蹤公司LeoLabs的最新計算,這兩艘報廢的航天器之間的距離僅為43英尺至285英尺(13至87米)。

這些計算還表明,IRAS和GGSE-4之間發生碰撞的機率僅為0.1%。考慮到這兩個金屬塊的飛行速度都超過32,000英里/小時(51,500公里/小時),如此低的機率是件好事。

哈佛-史密森天體物理學中心的 Jonathan McDowell 表示:“如果發生碰撞,我預計它會與2009年銥星-宇宙碰撞事件相當,但可能沒有那麼糟糕。”他利用公開的美國跟蹤資料監測繞地球執行的許多物體。

2009年2月的那次撞擊事件涉及正在執行的銥星33通訊衛星和報廢的俄羅斯宇宙-2251軍用航天器,在接下來的10月份產生了

1800塊可追蹤的碎片,以及許多小到無法從地面探測到的其他碎片。這也許是歷史上最著名的太空垃圾事件,只有臭名昭著的2007年中國反衛星試驗和去年類似的印度演示可以與之匹敵。

McDowell告訴Space.com:“所以你會看到,可能不會有數千塊可追蹤的碎片,但至少會有數百塊。”

GGSE-4的重量約為190磅(85公斤),遠低於IRAS的重量,後者重量接近2,400磅(1,090公斤)。(有報道稱GGSE-4的重量僅為10磅或4.5公斤,這是基於一個錯誤的假設,即GGSE-4與GGSE-1類似,後者是一顆簡單得多的衛星,McDowell說。)

IRAS和GGSE-4碰撞產生的大部分碎片可能會留在較大的衛星的軌道上——太陽同步軌道(SSO),該軌道將航天器帶過地球的兩極。

McDowell說:“這很不幸,因為太陽同步軌道是每個人都想去的地方。因此,在該高度範圍和軌道上有很多衛星。”

其中包括許多氣象衛星和

間諜衛星,它們利用一致的照明。(太陽同步軌道中的航天器每天在同一當地太陽時經過地球的某個區域,這意味著整個觀測過程中的照明條件是一致的。)

McDowell補充說,IRAS的軌道類似於2007年試驗中被摧毀的中國氣象衛星。

他說:“所以,該軌道上已經有很多碎片了。增加更多的碎片是不好的。”

考慮到物體在地球軌道上的移動速度,即使是很小的碎片也可能成為衛星殺手。因此,在太空擁擠區域發生幾次碰撞理論上可能導致災難性的連鎖撞擊,從而大大降低進入和開發最後邊界的可能性——一種被稱為凱斯勒綜合症的噩夢場景。

更多近距離接觸即將到來

碎片給衛星造成近距離接觸的情況並不少見。但McDowell表示,兩顆衛星如此近距離地呼嘯而過是相當罕見的,他估計這種事件大約每兩年發生一次左右。

但隨著地球軌道越來越擁擠,未來這些近距離接觸將會更頻繁地發生。之所以會出現這種擁擠,是因為建造和發射航天器的成本越來越低,也越來越容易,而且一些公司也開始組裝網際網路衛星巨型星座。

例如,SpaceX已獲准向近地軌道發射12,000顆衛星,用於其

星鏈寬頻網路,並已提交最多30,000顆衛星的檔案。為了說明這一點:目前大約有2,000顆正在執行的衛星環繞地球,自1957年太空時代開始以來,人類總共發射了大約9,000顆衛星。而SpaceX的計劃不僅僅是假設性的;埃隆·馬斯克的公司已經發射了幾個包含60顆衛星的星鏈批次。

當然,正在執行的星鏈航天器與惰性廢棄衛星截然不同;馬斯克表示,SpaceX的衛星將能夠感知並自主避開潛在的碰撞。(去年9月,當一顆星鏈衛星接近歐洲的Aeolus地球觀測衛星時,並沒有發生這種情況;

Aeolus執行了規避動作。SpaceX的代表後來表示,一個尋呼系統錯誤導致星鏈運營商無法得知碰撞機率已增加到足以保證進行機動的程度。)

但McDowell強調,在這種擁擠的環境中,要保持太空的開放和安全,需要一些規劃和一些行動。

他說:“如果我們允許發射如此大量的衛星,那麼我們就必須要求對它們的跟蹤和交通管制進行更多投資。”

長期以來,美國空軍承擔了這項工作的大部分。但正如LeoLabs的努力所表明的那樣,商業部門現在正在提供幫助。該公司成立於2016年,並準備在不久的將來做出更大的貢獻;10月,LeoLabs在

紐西蘭推出了新的雷達系統,旨在追蹤大約250,000個小至0.8英寸(2釐米)寬的軌道物體。

今晚沒有焰火

再次強調:今晚匹茲堡上空可能不會發生碰撞。匹茲堡大學物理和天文學教授兼該校阿勒格尼天文臺主任大衛·特恩舍克說,即使這兩顆衛星真的撞到了一起,地面上的人們也看不到什麼。

IRAS是第五或第六

星等物體,這意味著在晴朗、黑暗的天空下,肉眼可見。特恩舍克說,光汙染嚴重的匹茲堡不符合條件,但那裡的人們可以在天氣允許的情況下用雙筒望遠鏡看到這顆衛星。

另一方面,GGSE-4完全超出了觀星者的視線範圍。

特恩舍克告訴Space.com:“那個東西是看不見的。它太小了。”

如果發生碰撞,今晚天空中不會出現戲劇性的火球。天文學家可以看到的最引人注目的影響可能只是IRAS軌道上的光跡略有擾動,特恩舍克說。

他和他的同事們可能會在阿勒格尼天文臺用望遠鏡尋找這種擾動。

特恩舍克說:“我們只需在碰撞預計發生的時候將它直接向上指,並且讓相機上的快門開啟幾分鐘。”“我認為這會很有趣。”

順便說一下,IRAS是美國宇航局、荷蘭和英國的聯合任務。該衛星於1983年1月發射,旨在研究宇宙中的紅外光,並在10個月後停止觀測。

GGSE-4於1967年發射。這是一個化名;該衛星的真實名稱是POPPY-5B,它是美國國家偵察局的航天器,致力於收集訊號情報,McDowell說。

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Mike Wall has been writing for Space.com since 2010. His book about the search for alien life, “Out There,” was published on Nov. 13, 2018. Before becoming a science writer, Michael worked as a herpetologist and wildlife biologist. He has a Ph.D. in evolutionary biology from the University of Sydney, Australia, a bachelor’s degree from the University of Arizona, and a graduate certificate in science writing from the University of California, Santa Cruz.

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