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媒体揭秘退役卫星去向:燃为灰烬或葬“坟场”

2013-11-17 10:37| 点击快速提问| 查看: 518 |来自: 科技日报

摘要: 1  根据2011年统计数据显示,世界各国累计发射了超过6000枚卫星。卫星结束使命前会收到让其降低高度的命令,最终坠向地球。因故障失控而自然坠落的卫星也不占少数。从上世纪70年代到80年代,每年约有200枚火箭和卫 ...


退役的卫星去哪了
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  根据2011年统计数据显示,世界各国累计发射了超过6000枚卫星。卫星结束使命前会收到让其降低高度的命令,最终坠向地球。因故障失控而自然坠落的卫星也不占少数。从上世纪70年代到80年代,每年约有200枚火箭和卫星坠落,最近每年也有50枚左右。

  新闻缘起

  退役卫星“回家”带来虚惊一场

  日前,欧洲航天局发表声明,退役的欧洲“地球重力场和海洋环流探测器”已重返地球大气层,并在坠落过程中解体,目前该机构还没有收到任何由这次卫星坠落引起的损失报告。

  来自欧洲航天局消息显示,这颗卫星于2009年3月17日从俄罗斯普列谢茨克发射场升空,它能够精确绘制出地球引力变化的地图。因未装配自控返回或自毁系统,今年10月中旬,这颗卫星耗尽其氙气燃料后就走上终结使命的路程,从离地面224公里高的轨道开始坠落。其卫星碎片是否会造成地面损失及人员伤亡曾一度引起关注。

  据报道,1100公斤重的卫星有25%的部分在大气层高层解体。欧洲空间局说,地球重力场和海洋环流探测卫星的剩余部分没有造成伤害,坠入南大西洋。在卫星返回地球时,没有出现人员伤亡或财产损失的报告。

  据欧航局此前预测,人类被卫星残骸击中的几率比中乐透大奖还要低25万倍。

  “掉”下来的卫星

  大部分燃为灰烬,零星部件落至地面

  根据2011年统计数据显示,世界各国累计发射了超过6000枚卫星。一枚卫星如果在“寿终正寝”后仍沿轨道飞行,就存在和新卫星相撞的危险。因此,国际条约规定,轨道高度在2000千米以下的卫星须在结束使命25年内落地销毁。卫星结束使命前会收到让其降低高度的命令,最终坠向地球。当然,因故障失控而自然坠落的卫星也不占少数。

  从上世纪70年代到80年代,每年约有200枚火箭和卫星坠落,最近每年也有50枚左右。科学家近年在设计卫星时,一直在想办法让卫星在扎进大气层时尽量燃为灰烬,比如不用钛等不易熔化的金属等。坠落的卫星在扎进高度130千米附近的高密度大气层后,由于空气阻力增加,高度骤降,就会在摩擦作用下开始自燃。其中大部分在大气层燃为灰烬,每年只有数枚卫星的零部件落到地面。各国还在研制使报废卫星安全落地的技术。技术成熟后,卫星坠落的危险性将进一步降低。

  或可葬身南太平洋“航天器坟场”

  《国际太空》杂志执行主编庞之浩在接受媒体采访时指出,国际上对失效卫星的处理方式一般有两种:对于可控卫星,通常将其转移到安全轨道,或通过人为引导使其坠入南太平洋一个面积很大的深海无人区,这里被称为“航天器坟场”。此外,对于因控制系统故障或燃料不足而失控的近地卫星,可利用导弹将其击碎,使碎片进入大气层后被高温销毁。

  此前有报道称,“天宫一号”在结束其任务后,也将进行变轨,用最后的燃料进行变轨后返回到地球上的南太平洋,葬身“航天器坟场”。

  据专家介绍,目前有5种控制航天器坠地威胁的方法:一、把退役航天器转移至不妨碍其他航天器运行的轨道;二、将退役航天器引导坠入指定海域;三、体积较小的航天器可以任其自由坠落,在大气层中完全烧毁;四、当航天器坠至距地球很近的太空轨道时,用反卫星武器将其炸成碎片。这种方法通常只对涉密航天器使用,因为如果实施得不好,航天器碎片向上飞,产生更多的太空垃圾;五、使用航天飞机等大型载人航天器捕捉退役航天器,带回地面。但由于美国航天飞机退役,目前这种方法已经无法实施。

  卫星回收难在哪

  调姿、制动、防热等均有苛刻要求

  并不是所有人造卫星在结束任务后都面临着在大气层中灰飞烟灭的命运。人造卫星的种类中,有一种返回式卫星,它们在完成太空任务后,能够安全“回家”。返回式卫星的研制和应用是卫星发展史上的一个重要突破。我国是目前掌握返回式卫星技术为数不多的国家之一。

  人造地球卫星在轨道上运行时,其速度可达每秒近 8000米。要将一颗卫星顺利从太空返回并安全回收,需要解决一系列复杂的技术难题。这些问题主要包括卫星的调姿、制动、防热、软着陆、标位及寻找等。

  首先,卫星返回之前先要调整飞行状态,即脱离原来的运行轨道。卫星脱离原有轨道的速度叫做“再入速度”。再入速度与地平线所形成的俯角称为“再入角”。卫星重返大地对再入角的要求十分严格,一般须在3—5度。火箭的点火时间、推力方向、推力大小与时间长短都会影响到再入速度和再入角的准确度。这就要求有灵敏而可靠的火箭制动(反推力)发动机。

  其次,卫星在降落过程中,会磨擦生热。尤其是当它降到离地面60—70千米时,会与大气层磨擦产生大量的热能,使其表面发生燃烧。这就需要卫星有特殊的耐高温材料。

  再次,卫星返回地面需要很长的运行区间,必须不间断地对卫星进行精确测量和全程跟踪,并根据实测轨道参数对卫星的程序控制数据进行必要的控制和管理,为此就要建立更大范围、更多功能的地面测控网。

  最后,卫星降落到离地10—20千米时,必须使用降落伞来再次降低速度。降落伞的打开必须非常准时,否则卫星就不能够安全着陆。卫星降落后,还必须能够准确标示出自己的位置,以便于地面人员寻找。由此可见,卫星回收的一系列程序中都包含复杂的技术问题,难度是很大的。

  延伸阅读

  瑞士拟发射卫星打扫太空垃圾

  瑞士科学家日前宣布计划将在未来五年内发射一颗拥有灵活触手的卫星,用来清扫分布在地球外层太空的垃圾。“清洁太空一号”卫星的任务就是把这些垃圾逐一带进地球大气层,利用高速摩擦将其烧毁并清除。卫星发射时间暂定在2018年,计划投资1000万英镑。

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  据悉,美国国防部高级研究计划局(DARPA)正斥资1.8亿美元(约合人民币11亿元)试验回收利用报废卫星的技术。通常情况下,太空中的人造卫星报废后,它的天线和太阳能电池板等零件都继续工作,但当前还没有完善的技术能够回收利用它们。

  国防部高级研究计划局将这一计划命名为“凤凰计划”,意喻“凤凰浴火重生”,并且已经指定140颗报废卫星作为首批实验目标。研究团队希望在2015年之前用从地球上遥控的轨道抓捞工具来展示“轨道拖车”和太空重复利用的理念。

  (科技日报)



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