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帖子主题:棒球大的太空垃圾就能摧毁飞船,造垃圾这事还数祖国“最流氓”

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棒球大的太空垃圾就能摧毁飞船,造垃圾这事还数祖国“最流氓”

棒球大的太空垃圾就能摧毁飞船,造垃圾这事还数祖国“最流氓”

前段时间,印度成功通过运载火箭一次性发射104颗卫星,即所谓的“一箭104星”,大幅度超越中、美,甚至把最爱大力出奇迹的俄罗斯都比下去了,不仅印度媒体毫不谦虚地称其为“创纪录的惊人壮举”,国内也纷纷惊叹“阿三又开挂了”。

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不过国外媒体可没有这么客气,马上就有航天专家指出,印度此举在试图挣大钱的同时,也对制造太空垃圾做出了巨大的贡献。

印度这此航天任务送上天的卫星多是寿命短的小型卫星,不久的将来,这些卫星将会成为各自轨道上的“尸体”,光荣加入太空垃圾大军。

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印度此次发射的104颗卫星中有88颗都是这种烤面包机大小的

不过,论太空垃圾的制造能力,印度三哥还是欠点火候。早在2007年,中国就闷声发大财,在西昌偷偷发射了一枚开拓者1号系列火箭,并没有对外提及火箭的用途。

火箭携带着动能弹头,在865公里的轨道上击毁了1999年发射上空的退役气象卫星风云一号C。估计产生了2300件以上(2007年12月13日的数据显示)的可被追踪的(尺寸大于高尔夫球)、35000多片大于1厘米的和100多万个大于1毫米的太空垃圾,成为历史上产生太空垃圾的数目最多的单次事件。

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五芒星处的激增正是因为07年反卫星事件,五边形处为09年的卫星相撞事件

各国发言人谴责中国发展太空武器的同时,太空垃圾也渐渐走进了公众的视野。科学界关于太空垃圾过多的担忧一直都没有少过。

自1957年前苏联发射了第一颗人造卫星史波尼克1号以来,人类已经执行了超过4000次的发射任务,也把很多的废弃物件带上了太空,虽然他们大多数都坠入了大气层燃烧殆尽,但仍有超过4500吨的太空垃圾残留在轨道上。

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其实,在人类走出地球后的蛮长一段时间里,都没有太空垃圾这一概念的。最早提出太空垃圾这概念的是一些防空部队的值班人员,一些专门监控宇宙空间的部门常常被这些不明物体弄得困惑不已。

甚至有某个气象台曾以为发现了仙英座附近的星体爆炸,后来才搞清楚那不过是一颗废弃人造卫星在阳光下反射的效果。人类这才知道,原来我们在太空抛弃的那些东西已经这么多了。

这些太空垃圾们的身世也是充满着传奇,目前最长寿的太空垃圾是苏美争霸时期发射的人造卫星,已经差不多60岁了。

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世界第一颗人造卫星Sputnik-1

除了这些正常弃用或者损毁产生的太空垃圾外,还有一些让人哭笑不得。1965年,美国双子星4号的驾驶员,也是美国第一个太空行走的宇航员,大意遗失了一只手套,这只手套以每秒7公里多的速度飘了20多年,荣获“最致命手套”的称号。

无独有偶,1982年前苏联宇航员列勃捷夫执行太空行走的任务,他打开减压舱的一瞬间,他同事遗留在舱里的螺栓、垫圈还有一支铅笔都被吸出到太空,成为了游荡的致命垃圾。

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除了这些遗弃物,美国竟然还曾经主动在太空散布大量物体。在冷战时期,远距离的国际通信手段并不多,有线通信主要依靠海底电缆,而无线通信依靠大气电离层的反射作用。

电离层对短波段(频率3兆赫-30兆赫)的无线电波有反射作用,我们熟知的短波无线电广播便是依靠电离层的反射作用发明的。

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电离层对电磁波的反射

美国担心有朝一日苏联毛子会破坏掉海底电缆,如果发生了,那国际的通信重担就要由电离层背负了,可是电离层会受诸多的因素影响,十分不稳定。

于是他们想出了一个点子,在近地轨道上人造一个类似电离层的东西,提高通信的质量。美国于1963年将4亿3000万根铜制的偶极天线散布在3500-3800公里之间的近地轨道上,这些人工的针状天线在地球上空形成了环状的针云。

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比头发丝还细的偶极天线,杀伤力也并不小

当初美国联合国大使称这些针会在三年内离开轨道,然而,这些针在卫星通信发展起来后依旧仍有大量残留,偶尔才会有些坠入大气层。

美国因此受到了国际各界批评与指责,苏联的《真理报》甚至称“美国玷污了宇宙”。

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从1957年开始,太空垃圾的数量飞速增长

不少人会认为太空垃圾不过是些慢慢飘在轨道上小东西,就算其它航天器在运行过程中发现有太空垃圾阻挡行进路线,也能很轻易地躲开。再不济直接用肉身去扛,几厘米的小东西最多造成点剐蹭,损伤点漆面,大不了去4S店补个漆。

实际上,若以地球作为参照物来看,这些太空垃圾确实看起来是慢悠悠的样子,不过,用中学物理的知识就能知道,一个物体不管是航天器还是家里的马桶刷,想要环绕地球做匀速圆周运动,就要满足万有引力等于圆周运动的向心力。

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所谓的7.9公里每秒的第一宇宙速度即是这个临界值,航天器的飞行速度只有大于第一宇宙速度才能被送上轨道,但稳定运行的航天器其线速度却要小于第一宇宙速度,不然将会脱离地球。

不管是什么物体,它们在轨道上的飞行速度虽不超过第一宇宙速度,但也是几千米每秒这个等级的。以一个以每秒7千米速度飞行硬币大小(以6克计)的碎片计算,它拥有近15万焦耳的动能,而1发7.62毫米机枪出膛子弹的动能也才约3千焦耳,这还是没有考虑撞击时相对速度的情况,其威力可想而知。

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虽然用枪械子弹来衡量太空垃圾有些不准确,但这些超高速的不明物体威力真的不小。目前能被监控的最小碎片也起码是10厘米级的,这种大小的碎片对航天器自然是致命的,但10厘米以下无法监控的碎片对航天器也是不小的威胁。

中国2007年的这次反卫星实验相当于瞬间制造了百万级的太空武器,产生的碎片残骸,将会安逸地在轨道上停留几十年。国际空间站为了躲避这些风云一号C的尸体,不惜多次点火变轨。

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风云一号C卫星碎片的分布情况

但即使是这样依旧还有不小的风险,当年美国叱咤风云的航天飞机“挑战者”号与一块直径0.2毫米油漆脱落物相撞,造成舷窗受损,不得不提前返回地球。

很可惜,即便是采取了最保险的措施,国际空间站在2016年3月份还是中招了,同样是遭到毫米级剥落的油漆袭击,国际空间站引以为傲的全景玻璃窗被撞出一个凹痕。

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国际空间站受损的玻璃窗

如今太空垃圾的问题愈发的严峻,若不采取措施,日后维护航天器安全所付出的成本也许比发射一颗新的还要高。因此,各国都在想办法解决太空垃圾的问题。正所谓“文明你我他,垃圾送回家”,日本从垃圾的源头入手,在太空也发扬起本国环保的精神。

中岛田铁工所与东北大学计划给卫星配备一个名为“DOM”的脱轨装置,在卫星退休之后,装置会展开一个约1.5米见方的薄膜,原理类似降落伞,能加大稀薄空气的阻力,使卫星在不算长的时间里减速降轨,最终落入大气层烧毁。

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在清理太空垃圾上,日本也很有想法。日本在去年末发射的“鹳”6号货运飞船,在完成给国际空间站送货的使命后,伸出了铜和铝制成长达700米的实验器,打算通过电磁效应来让这些太空垃圾减速,最后落入大气层,然而“鹳”可能是出现了什么功能性障碍,试验器没法完全展开,最终自己变成了一个太空垃圾,令人唏嘘。

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“鹳”6号货运飞船

作为太空垃圾大国的中国,最近也开始发展太空垃圾清理技术。去年发射的“遨龙一号”装载了一台机械臂,虽然听起来很简单粗暴,但能准确地抓住速度超高的碎片也并不简单。

“遨龙一号”是世界上第一个主动的轨道碎片离轨清除试验项目,让中国在制造太空垃圾和清理太空垃圾两个领域都独领风骚。不过看似环保的行动却被美国认为是发展太空武器,能抓走太空垃圾也能抓走别国的卫星,以此强烈谴责中国,看来世界各地对扫地僧的恐惧都是相同的。

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遨龙一号所使用的机械臂

太空垃圾问题其实与工业污染很类似,工业革命带来了严重的大气与水体污染,直到现在我们依旧没有摆脱环境污染的阴影。在太空革命时代我们依旧忽视了对环境的保护,现在回头治理难免困难重重。

先污染再治理的道路似乎也总也逃不开,想想看似乎也并不用太悲观,毕竟雾霾都能防激光武器,那太空垃圾也起码能防个小行星吧。

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      2017/3/2 8:15:10

      网友回复

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      要是中美大战,就算都不用核武器,以后人类也别想进入太空了!

      2017/3/2 16:02:50
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      这是我们弯道超车的又一成就。既然我们航天技术落后,就干脆用太空垃圾填埋轨道,谁都用不了。这样大家就扯平了

      该帖子发自铁血军事Android手机客户端[请参与手机体验]
      2017/3/2 13:22:44

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