潜在的卫星碰撞可能产生危险的碎片群

值得庆幸的是,碰撞的概率可能低至0.1%

美国国家航空航天局的红外天文卫星(IRAS)的插图,这是两个长期失效的航天器之一,它们可能在2020年1月29日在地球轨道上发生碰撞。

我们希望今天这两个旧的太空垃圾的近距离接触只是如预测的那样的一次擦肩而过,因为碰撞会非常糟糕。

两颗长期失效的卫星——红外天文卫星(IRAS)和重力梯度稳定实验卫星(GGSE-4)——将于今晚(1月29日)在宾夕法尼亚州匹兹堡上空约560英里(900公里)处

呼啸而过


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在最接近时,即美国东部时间下午6:39(格林威治标准时间2339),根据加州卫星跟踪公司LeoLabs的最新计算,这两艘报废的航天器之间的距离仅为43英尺至285英尺(13至87米)。

这些计算还表明,IRAS和GGSE-4之间发生碰撞的概率仅为0.1%。考虑到这两个金属块的飞行速度都超过32,000英里/小时(51,500公里/小时),如此低的概率是件好事。

哈佛-史密森天体物理学中心的 Jonathan McDowell 表示:“如果发生碰撞,我预计它会与2009年铱星-宇宙碰撞事件相当,但可能没有那么糟糕。”他利用公开的美国跟踪数据监测绕地球运行的许多物体。

2009年2月的那次撞击事件涉及正在运行的铱星33通信卫星和报废的俄罗斯宇宙-2251军用航天器,在接下来的10月份产生了

1800块可追踪的碎片,以及许多小到无法从地面探测到的其他碎片。这也许是历史上最著名的太空垃圾事件,只有臭名昭著的2007年中国反卫星试验和去年类似的印度演示可以与之匹敌。

McDowell告诉Space.com:“所以你会看到,可能不会有数千块可追踪的碎片,但至少会有数百块。”

GGSE-4的重量约为190磅(85公斤),远低于IRAS的重量,后者重量接近2,400磅(1,090公斤)。(有报道称GGSE-4的重量仅为10磅或4.5公斤,这是基于一个错误的假设,即GGSE-4与GGSE-1类似,后者是一颗简单得多的卫星,McDowell说。)

IRAS和GGSE-4碰撞产生的大部分碎片可能会留在较大的卫星的轨道上——太阳同步轨道(SSO),该轨道将航天器带过地球的两极。

McDowell说:“这很不幸,因为太阳同步轨道是每个人都想去的地方。因此,在该高度范围和轨道上有很多卫星。”

其中包括许多气象卫星和

间谍卫星,它们利用一致的照明。(太阳同步轨道中的航天器每天在同一当地太阳时经过地球的某个区域,这意味着整个观测过程中的照明条件是一致的。)

McDowell补充说,IRAS的轨道类似于2007年试验中被摧毁的中国气象卫星。

他说:“所以,该轨道上已经有很多碎片了。增加更多的碎片是不好的。”

考虑到物体在地球轨道上的移动速度,即使是很小的碎片也可能成为卫星杀手。因此,在太空拥挤区域发生几次碰撞理论上可能导致灾难性的连锁撞击,从而大大降低进入和开发最后边界的可能性——一种被称为凯斯勒综合症的噩梦场景。

更多近距离接触即将到来

碎片给卫星造成近距离接触的情况并不少见。但McDowell表示,两颗卫星如此近距离地呼啸而过是相当罕见的,他估计这种事件大约每两年发生一次左右。

但随着地球轨道越来越拥挤,未来这些近距离接触将会更频繁地发生。之所以会出现这种拥挤,是因为建造和发射航天器的成本越来越低,也越来越容易,而且一些公司也开始组装互联网卫星巨型星座。

例如,SpaceX已获准向近地轨道发射12,000颗卫星,用于其

星链宽带网络,并已提交最多30,000颗卫星的文件。为了说明这一点:目前大约有2,000颗正在运行的卫星环绕地球,自1957年太空时代开始以来,人类总共发射了大约9,000颗卫星。而SpaceX的计划不仅仅是假设性的;埃隆·马斯克的公司已经发射了几个包含60颗卫星的星链批次。

当然,正在运行的星链航天器与惰性废弃卫星截然不同;马斯克表示,SpaceX的卫星将能够感知并自主避开潜在的碰撞。(去年9月,当一颗星链卫星接近欧洲的Aeolus地球观测卫星时,并没有发生这种情况;

Aeolus执行了规避动作。SpaceX的代表后来表示,一个寻呼系统错误导致星链运营商无法得知碰撞概率已增加到足以保证进行机动的程度。)

但McDowell强调,在这种拥挤的环境中,要保持太空的开放和安全,需要一些规划和一些行动。

他说:“如果我们允许发射如此大量的卫星,那么我们就必须要求对它们的跟踪和交通管制进行更多投资。”

长期以来,美国空军承担了这项工作的大部分。但正如LeoLabs的努力所表明的那样,商业部门现在正在提供帮助。该公司成立于2016年,并准备在不久的将来做出更大的贡献;10月,LeoLabs在

新西兰推出了新的雷达系统,旨在追踪大约250,000个小至0.8英寸(2厘米)宽的轨道物体。

今晚没有焰火

再次强调:今晚匹兹堡上空可能不会发生碰撞。匹兹堡大学物理和天文学教授兼该校阿勒格尼天文台主任大卫·特恩舍克说,即使这两颗卫星真的撞到了一起,地面上的人们也看不到什么。

IRAS是第五或第六

星等物体,这意味着在晴朗、黑暗的天空下,肉眼可见。特恩舍克说,光污染严重的匹兹堡不符合条件,但那里的人们可以在天气允许的情况下用双筒望远镜看到这颗卫星。

另一方面,GGSE-4完全超出了观星者的视线范围。

特恩舍克告诉Space.com:“那个东西是看不见的。它太小了。”

如果发生碰撞,今晚天空中不会出现戏剧性的火球。天文学家可以看到的最引人注目的影响可能只是IRAS轨道上的光迹略有扰动,特恩舍克说。

他和他的同事们可能会在阿勒格尼天文台用望远镜寻找这种扰动。

特恩舍克说:“我们只需在碰撞预计发生的时候将它直接向上指,并且让相机上的快门打开几分钟。”“我认为这会很有趣。”

顺便说一下,IRAS是美国宇航局、荷兰和英国的联合任务。该卫星于1983年1月发射,旨在研究宇宙中的红外光,并在10个月后停止观测。

GGSE-4于1967年发射。这是一个化名;该卫星的真实名称是POPPY-5B,它是美国国家侦察局的航天器,致力于收集信号情报,McDowell说。

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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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