空间碎片启示录：6个可能对地球轨道造成严重破坏的太空物体 - {$web_name} 一颗卫星在轨道上解体的插图

一颗卫星在轨道上解体的插图。在某些状况下，旧卫星和用过的火箭级会在地球轨道上停留数千年。(Image credit: European Space Agency)
（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（By Tereza Pultarova）：我们星球周围的空间变得越来越杂乱。数以千计的卫星和数以百万计失控的太空碎片在我们头顶上高速飞行，有相撞的健康养生最新进展多家媒体跟进报道危险。以下是专家们最害怕的物品。
就在过去的一个月里，近地空间发生的事情两次变成头条资讯，并促使专家倡议采取行动。1月27日，空间碎片探究人员惊恐地看着两块巨大的太空垃圾⁠———一个几十年前的俄罗斯火箭末级和一个早已报废的俄罗斯卫星——彼此相距不到20英尺(6米)左右。这一事情被刻画为千钧一发的“最坏状况”，或许会形成数以千计的危险碎片，这些碎片会在轨道上停留几个世纪。然后，2月6日亮相的一份报表透露，1月初，一颗神秘的俄罗斯卫星分裂成85块碎片，大到足以从地球上追踪到。
这两起事情都发生在专家称之为“坏邻居”的区域，这些区域位于地球上方的低地球轨道，无法从其大气层的清洁效果中受益。这两起事情都关乎处于空间碎片专家危险清单首位的物体。在这里，我们回顾一下专家们最害怕什么类型的东西。
1.俄罗斯SL-16火箭体，又名天顶火箭末级
令人惊讶的指南对比是，并不是像OneWeb或SpaceX这样的巨型星座管理商建造的数百乃至数千艘新航天器最有或许带来轨道毁灭。这是冷战时期和21世纪初发射的旧东西——用过的火箭级和大而笨重的卫星。
私人碎片监测企业LeoLabs的高级技术人员达伦·麦克奈特在接纳Space.com访谈时说:“星座或许有数百到数千颗卫星，但它们相当善于协调自己。”。“它们有一个合作操控系统，这使它们相当灵活，它们可以开展避撞机动。相反，被遗弃的物体没有能力相互远离。”
在这些古老的废弃物体中，SL-16是俄罗斯天顶火箭的巨型9.9吨(9公吨)、36英尺(11米)长的上面级，是最令人担忧的来源。
LeoLabs当下正监测这些火箭级中的18个，这些火箭级在海拔约520英里(840公里)的“恶劣街区”之一环绕地球。从这个高度看，碎片需要几个世纪才能下来。与此另外，火箭持续与数以千计的其他报废航天器和数百万计的碎片交叉。
“它们就像一辆没有司机、没有刹车的黄色大校车，”麦克奈特说。“并且隐患是累积的。这些火箭中的一级不久就会发生碰撞，这并不令人意外。”
这些火箭的热搜话题速递巨大尺寸意味着碰撞将形成众多的空间碎片，这些碎片将把糟糕的邻居变成更糟糕的邻居，或许会引发凯斯勒综合症，这是一种令人恐惧的不可阻挡的碰撞级联场景，就像2013年奥斯卡获奖影片《地心引力》中刻画的那样。
哈佛史密森天体物理中心的天文学家和天体物理学家、太空碎片专家乔纳森·麦克道尔告诉space:“假如你忧虑像凯斯勒综合症这样的场景，概率首要由两个大东西相互撞击确定，由于这将形成迄今为止最多的碎片，然后引发连锁反应。”
麦克道尔补充说，火箭级的难题，尽管不是俄罗斯技术独有的，但与俄罗斯的前任苏联常常追求的发射器设计有关。欧洲、美国乃至中国使用的大多数火箭都依赖于庞大的第一级，这些火箭在发射后不久就返回地球，并使用相对较小的上面一级将有效载荷送入轨道。
“例如，美国通常会使用半人马上面级，它使用液态氢，”麦克道尔说。“这种燃料每加仑行驶里程更高。所以一个更小的火箭可以做同样的岗位。俄罗斯人使用的是煤油或肼，这是能量较低的化学合作剂，需要更大的火箭来达成同样的任务。”

近地空间的一些区域比其他区域更为杂乱。(Image credit: ESA)
达伦·麦克奈特是LeoLabs的高级技术人员。
Darren McKnight是LeoLabs的高级技术人员，Leo labs是一家位于加州的私人企业，负责绘制轨道交通图。McKnight是海外宇航科学院空间碎片委员会的成员，在该委员会中，他为编写有关空间碎片减缓专题的立场文件做出了贡献。他对开发治理空间碎片难题的技术解决计划和鼓励空间运用的可持续做法感兴趣。
McKnight拥有美国空军学院工程科学学士学位、新墨西哥大学机械工程硕士学位和科罗拉多大学航空航天工程博士学位。
2.俄罗斯的SL-8火箭级和冷战时期的间谍卫星
1月27日的未遂事故关乎另一种类型的俄罗斯火箭末级——1.54吨(1.4公吨)的SL-8。依据麦克奈特的说法，俄罗斯在其较小的火箭家族Kosmos中使用的这个火箭级在20世纪60年代至90年代期间将大约145颗间谍和通信卫星运送到605英里(975公里)的高度。这些卫星，每颗品质为1760磅(800公斤)，已然不再使用，依然在污染近地空间的这一若干，发射它们的火箭也是如此。
“这些物体已然在那里逗留了几十年，”麦克奈特说。“假如它们都是在1990年发射的，其中一颗在2023年历程碰撞的概率将在20%左右。[1月27日]我们差不多已然历程过了。在这种状况下，你只能祈祷好运。”
最近的未遂事情中关乎的卫星也是俄罗斯的财产——1998年由天顶火箭发射的1760磅(800公斤)的宇宙2361号间谍卫星。

据专家称，轨道上最危险的东西已然存在几十年了。 (Image credit: NASA)
乔纳森·麦克道尔是哈佛史密森天体物理中心的天文学家和天体物理学家。他的首要探究重点是黑洞、类星体和遥远星系中的高能X射线辐射源。他是美国全国航空航天局X射线天文台钱德拉团队的成员，但也身为一名领先的空间碎片专家而闻名。McDowell是Jonathan's Space Report的作者和记者，这是一份经由电子邮件分发的记录卫星发射的时事通讯。
麦克道尔拥有英国剑桥大学的数学学士学位和剑桥大学的天体物理学博士学位。
3.中国反卫星导弹评测碎片
2007年，较大的SL-16火箭级所在的糟糕街区变成历史上最严重的碎片制造事情之一的发生地——中国反卫星导弹使用的目标是该国自己的一颗报废气象卫星。反卫星导弹击中了1650磅(750公斤)的Fēngyún航天器，在537英里(865公里)的高度轨道上管理，速度为18000英里/小时(29000公里/小时)，将其粉碎成数千个碎片。这些碎片就像台球桌上的球一样，在撞击时向四面八方散开，污染了距离füngyún原始轨道数百英里的近地空间。
麦克奈特说，这些碎片中的一些在地球表面上方高达1060英里(1700公里)和低至217英里(350公里)的地方被探测到。可以说，这些碎片的大若干与9.9吨重的SL-16火箭级在同一个糟糕的街区，无法避免。
在事情发生后不久，地球上的雷达就可以跟踪到3500块足够大的füngyún碎片，其中有2800块依然完全失去控制，在地球上四处乱飞，威胁着它们所经之处的一切。
“这个单一事情的碎片或许是上一年发生的约15%的会合(接近其他物体)的缘由，”麦克奈特说。"每隔15分钟，我们就会亮相包含这次碰撞碎片的连接信息."
McKnight补充说，总体而言，LeoLabs在2022年发出了40万次会合警报，当其他空间物体的轨迹与他们的航天器太近时，会警告航天器操控员。

专家们忧虑一些区域的空间碎片数量太高，无法从地球大气层的清洁效应中受益。(Image credit: ESA)
4.地球观测卫星生态卫星和大地卫星
废弃的欧洲地球观测卫星Envisat在480英里(800公里)的高度环绕地球，这低于两个首要的坏邻居。但是，由于其庞大的体积，这颗卫星在令人担忧的天体名单中占据了突出的位置。
2012年早逝的Envisat重约8.8吨(8公吨)，是轨道上最大的太空垃圾之一，也是欧洲航天局(ESA)声誉的一大污点，ESA以其在太空可持续进展方面的领先地位而自豪。
美国宇航局也有废弃的地球观测碎片。自20世纪70年代以来，美国航天局已然发射了九代Landsat卫星，其中只有两颗仍在管理。重量在1到3吨之间，Landsat卫星在430到560英里(700到900公里)的高度绕地球管理。没有一颗已然退役的卫星在其寿命落幕时顺利脱离轨道。
美国全国大气和海洋治理局(NOAA)也留下了相当多的太空垃圾。自20世纪60年代以来，NOAA已然发射了24颗极地轨道气象卫星，这些卫星在430至560英里(700至900公里)的高度围绕地球管理。这些卫星中的17颗，每颗重量在1到3吨之间，如今已然报废，但仍在穿越高隐患小区的路上。

欧洲的地球观测卫星Envisat在2012年过早死亡，变成最危险的太空碎片之一。(Image credit: ESA)
5.哈勃太空望远镜
标志性的哈勃太空望远镜或许还有十年或更长的寿命，但一旦任务落幕，它有或许变成一块令人不安的碎片。
这位经验丰富的宇宙观测者重达12.4吨(12.2公吨)，比Envisat和可怕的SL-16火箭级都要重。哈勃的轨道相对较低，距离地球表面约332英里(535公里)，所以或许只需要几年时间就可以螺旋返回地球。但是，由于它的尺寸，望远镜不太或许在重返地球大气层时完全烧毁。望远镜烧焦的身体很或许会落在地球表面，吸引纪念品收藏家，但也很或许对空中的飞机或地面的人类和基础设施导致损害。所以，哈勃的操控人员必须确保望远镜有足够的剩余燃料，以便在任务落幕时以可控的方式下降高度，并推动它可靠地溅落在海洋中。

哈勃太空望远镜有一天或许会变成一个具有潜在危险的太空碎片。(Image credit: NASA)
6.太多星座卫星
针对SpaceX的Starlink和OneWeb管理的联网等卫星巨型星座带来的隐患，专家们的看法有些各异。这些星座合作了轨道卫星数量的大幅增长，这在过去十年中我们已然目睹了，在前方几年还将持续目睹。
依据LeoLabs(在新标签中开启)的说法，在全球上第一颗卫星(苏联的Sputnik 1)于1957年发射后的头50年里，10，000个物体，不管是死的还是活的，都聚集在低地球轨道上。然后新的太空革命到来了，仅仅14年，这个数字翻了一番。据LeoLabs报导，截至2022年底，在这个被频繁使用的空间区域有超过21，000个物体。
英国空间碎片专家、英国南安普顿大学航天学教授休·路易斯告诉Space.com，SpaceX是全球上最大的卫星管理商，截至2023年2月，在轨管理的航天器超过3500艘，其治理碰撞隐患的态度值得称赞。该企业的自主防撞操控系统使卫星能够在每次以十万分之一的碰撞概率记录一个经过的物体时开展机动。相比之下，美国全国航空航天局只会避开那些碰撞概率为万分之一的东西。
休·刘易斯是英国南安普顿大学的航天学教授，也是原位和远程智能传感卓越中心的联合主任。
休·刘易斯是英国南安普顿大学的航天学教授，也是原位和远程智能传感卓越中心的联合主任。他在空间碎片和空间可持续性领域岗位了20多年，是《损害空间碎片模型》的作者。Hugh代表联合王国航天局到场机构间空间碎片协调委员会(IADC)的会议，并主持第2岗位组(重点是空间碎片建模)。
Hugh还身为空间碎片、空间操控和空间态势感知方面的专家代表联合王国航天局到场了联合国和平运用外层空间委员会(COPUOS)的科学和技术小组委员会会议。
尽管如此，刘易斯说，鉴于SpaceX的目标是部署多达42，000颗Starlink卫星，是当下在轨卫星的10倍以上，以及其他管理商排队进入行业，即使是这种低概率，随着时间的推移，发生碰撞的概率在统计上也很高。
“残余隐患是一个潜在的难题，由于接近的数量持续上升，”刘易斯说。“随着他们演习的次数持续增多，也许尽管做了所有这些奋斗，他们依然会卷入碰撞。低概率事情越多，发生碰撞的总体概率就越高。”
麦克道尔说，尽管SpaceX独自一人或许能够以高可靠性治理其Starlink星座，但一旦多个这样的星座共享同一轨道区域，状况将相似于治理一个大都市的交通。
麦克道尔说:“从如今起的5年或10年内，我们或许会有2万到10万颗卫星在轨道上管理。”。“我相当怀疑这样一个数字能否可靠管理。只要有一家企业在他们的资料库中输入了失误的数字，呈现了失误的资料，忽然间，你所有的可靠计算都不再有效，你就会以撞车而告终。”
不管发生什么，在前方几年，我们肯定会听闻更多有关太空碎片和卫星碰撞的讯息。