全世界在过去的几十年发射了2000多颗在轨卫星,而马斯克“星链计划”计划未来几年内就陆续发射42000颗升空,总数量将达到45000颗,这将是现有数量的22倍。

那么,全世界发射这么多的卫星难道不会相互碰撞吗?站长表示:除非卫星有意受控碰撞,意外碰撞的概率不足万分之一。

这里是科学驿站,我是站长,这篇文章,咱们就来探讨一下“宇宙中的卫星为什么不会相互碰撞”这个话题。

如果要问谁是现实版的钢铁侠,埃隆·马斯克必然是当仁不让,作为科技谜心中的偶像,马斯克在2015年在美国西雅图公布了他的又一个疯狂的计划——“Starlink(星链计划)”。按照马斯克的设想,如果向宇宙中发射上万颗星链卫星组成通信网络,就能为全世界任一角落提供互联网服务。基于这个计划,马斯克的spaceX公司将利用先进、廉价的可回收火箭,陆续发射12000颗卫星,随后又扩大到42000颗。

自2020年开始,马斯克就几乎是以每个月一次的频率开始发射卫星,每次的数量为60颗,在轨数量已经达到了595颗。那么,如果马斯克将42000颗全部发射完毕,难道不会造成太空拥堵甚至发生撞击吗?

站长认为,这个担心虽有必要,但撞击几率可能万分之一都不到,原因有以下几个:

原因1 轨道空间巨大

45000颗人造卫星,这个数字乍一听确实多的惊人。

45000颗人造卫星,你很可能会联想到地球上空得拥挤成这个样子:

其实不然,这个图片完全没有按照同样的比例把地球和卫星进行缩小。

地球大约有502785515平方千米大小,而一颗人造卫星有多大呢?以星链卫星为例,它仅为一张办公桌般大,即使进入太空轨道后展开太阳能板,最宽处也仅不足10米,面积更是不足10平方米,这个尺寸在地球上都可以忽略到。

人造卫星一般都分布在距离地球5000公里到20000公里的高度上,这个高度上的空间比地球又大了好几个数量级。

所以,如果要按照真实的比例尺来画的的话,人造卫星连这个图上的一个像素点都算不上。

所以,至少目前或者未来几十年内,太空中的人造卫星一点也不会像马路上的汽车那么拥挤,这是卫星不会相撞的最根本原因。

原因2 轨道参数“有迹可循”

轨道空间足够大是不是就能确保卫星一定不会相撞呢?肯定不是。

如果世界所有的国家都向同一轨道高度、同一块区域密集发射卫星的话,当然也是存在撞击的可能性的。比如,美国首先向一块区域发射了卫星,如果俄罗斯、日本等国家也头铁非要向那里发射的话,那就有热闹看了。

所以,世界上所有的国家在实施太空探索时,都要向国际组织公布轨道参数信息,也就是要发射的地点、途径的空域、预计的轨迹以及最终的入轨点,发射后如果要变轨道的话,也要向该国际组织公布。其他国家在看到这些发射信息后,自然就会进行避让该区域,比如发射到更高或更低的轨道,减小撞击可能。

所以,世界各国的信息共享、团结合作也是避免卫星相撞、和平利用太空的保障。

原因3 变轨避让技术

如果大家都往同一块区域发射卫星怎么办呢?卫星是不是就得原地等着被撞呢?

当然不是。

卫星或者空间站等在轨航天器都备有一定的燃料,如果有危险来临,通过地面指挥站的指令,可以启动引擎进行紧急避让,只要升高或者降低一定距离,就可以避开其他卫星了。

而且,近些年发射的卫星或者航天器上都装有自动避让装置,即使和地面指挥站失去了联系,也可以自主避让。

不过,卫星变轨避让也有个隐患,那就是避让一次太耗费燃料了,而空间站上携带的燃料又极其有限,每避让一次都很可能意味着卫星或者空间站的在轨时间大大缩短。

所以,实施紧急避让也只能是最下下策的无奈之举了。

太空探索应通力合作,避免太空竞赛

就在前几天,咱们国家通报了马斯克的SpaceX“星链”卫星在今年内两次接近中国空间站的案例,在这两次案例中,星链卫星在没有提前通告其他国家的情况下,大幅度变换原有轨道,而中国空间站监测到危险来临时向SpaceX公司提出了预警,要求变化轨迹。但是,星链卫星并没有按照咱们的提醒做出任何避让措施。

咱们的空间站为了空间站里航天员的安全,不得已情况下实施了紧急避碰措施。

上下两图分别记录了7月份和10月份两次近距离接触的过程,其中红色为中国空间站,蓝色为星链卫星,星链一次没有调整过轨道,另一次则进行了“微小的躲避”。

7月份:

10月份:

可以说,美国的“星链”卫星已经在太空中开启了“野蛮扩张”,他们以每月60颗卫星的速度在太空中“跑马圈地”,占领着越来越多的空间。

随之而来的,却是整个人类探索太空的风险增加。

根据数据统计,“星链”卫星已涉及大约1600起航天器接近事件,占到世界有史以来所有航天器危险事件的一半。

60颗星链卫星发射瞬间:

所以,正如我文章开头所讲:除非卫星有意受控碰撞,意外碰撞的概率不足万分之一。

而人类如何通过规章制度或者法律来约束各太空探索国家的行为,避免受控碰撞,才是安全探索、开发太空的前提。

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