國際空間站多久要躲避一次太空垃圾?
時(shí)間:2025-11-23 10:58:20 來源:桑間濮上網(wǎng) 作者:百科 閱讀:262次

一名遠(yuǎn)征40任務(wù)的宇航員指著2014年國際空間站圓形圓頂窗戶上留下的標(biāo)記——流星體。(Image credit: NASA)
(神秘的空間地球uux.cn)據(jù)美國太空網(wǎng)(By Elizabeth Howell):太空垃圾時(shí)常會(huì)妨礙國際空間站的運(yùn)行。
國際空間站(ISS)自1998年以來一直在軌道上運(yùn)行,站多武漢江漢外圍女(高端外圍資源vx《356+2895》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)空間碎片已經(jīng)迫使其進(jìn)行了數(shù)十次規(guī)避操作。久躲根據(jù)美國宇航局2022年12月的避次一份報(bào)告,自1999年以來,太空國際空間站已經(jīng)32次修正自己的垃圾航向,以避開衛(wèi)星和可跟蹤的國際空間碎片。
微流星體或空間碎片的空間撞擊已經(jīng)記錄在俄羅斯進(jìn)步號(hào)和聯(lián)盟號(hào)飛船以及加拿大2號(hào)等空間機(jī)器人上,以及面向地球的站多環(huán)繞式圓頂窗口上。但是久躲,隨著越來越多的避次衛(wèi)星被發(fā)射到太空,空間碎片問題越來越嚴(yán)重,太空增加了與國際空間站或相互碰撞的垃圾風(fēng)險(xiǎn)。已知的國際太空垃圾已經(jīng)迫使國際空間站進(jìn)行回避操作,要求宇航員躲避,甚至取消太空行走。
國際空間站何時(shí)必須躲避碎片?
距離地球約250英里(400公里)的國際空間站軌道比以往任何時(shí)候都更加擁擠。這部分是因?yàn)樾l(wèi)星的數(shù)量在增加,部分是因?yàn)樘绽?br>美國宇航局的長(zhǎng)期指導(dǎo)方針要求,如果任何衛(wèi)星進(jìn)入空間站軌道周圍的武漢江漢外圍女(高端外圍資源vx《356+2895》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)“披薩盒”形狀的空間區(qū)域,國際空間站必須進(jìn)行機(jī)動(dòng)。根據(jù)機(jī)構(gòu)官員的說法,這個(gè)盒子大約是2.5×30×30英里(4×50×50公里),國際空間站位于中心。(軌道平面上的可跟蹤物體直徑約為2英寸(5厘米),但鑒于軌道上的物體速度很高,即使是油漆斑點(diǎn)也會(huì)造成問題。)
“當(dāng)預(yù)測(cè)表明任何被跟蹤的物體將通過足夠近的距離,并且跟蹤數(shù)據(jù)的質(zhì)量被認(rèn)為足夠準(zhǔn)確時(shí),休斯頓和莫斯科的任務(wù)控制中心將共同努力制定謹(jǐn)慎的行動(dòng)方針,”該機(jī)構(gòu)官員在2021年5月的國際空間站規(guī)避程序中寫道。

這些來自美國宇航局和加拿大航天局的圖像顯示了國際空間站Canadarm2機(jī)械臂上的空間碎片撞擊的位置,該撞擊于2021年5月12日發(fā)現(xiàn),并于5月28日發(fā)布。(Image credit: NASA/Canadian Space Agency)
太空垃圾問題有多嚴(yán)重?
憂思科學(xué)家聯(lián)盟截至2022年5月跟蹤了5465顆活躍衛(wèi)星,比僅6個(gè)月前(2021年12月)的4852顆記錄衛(wèi)星增加了12%。(他們的信息來自聯(lián)合國外層空間事務(wù)辦公室經(jīng)常更新的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。)
華盛頓特區(qū)工會(huì)代表史蒂文·楊(Steven Young)在2022年3月寫道,目前在軌運(yùn)行的衛(wèi)星數(shù)量“令人震驚”。他說:“今年(2022年)發(fā)射的衛(wèi)星數(shù)量超過了僅僅六年前的2016年運(yùn)行衛(wèi)星的總數(shù)。”。
絕大多數(shù)新衛(wèi)星來自SpaceX,該公司的目標(biāo)是在近期內(nèi)在低地球軌道上擁有至少12,000顆可運(yùn)行的Starlink寬帶衛(wèi)星,并已申請(qǐng)批準(zhǔn)增加3萬顆衛(wèi)星。SpaceX表示,它已經(jīng)制定了讓Starlinks擺脫困境的程序。
“為了以可擴(kuò)展的方式實(shí)現(xiàn)安全的太空行動(dòng),SpaceX公司開發(fā)并為每顆SpaceX衛(wèi)星配備了機(jī)載自主防撞系統(tǒng),確保它能夠機(jī)動(dòng)以避免與其他物體發(fā)生潛在碰撞,”公司官員在2022年2月的更新中寫道。盡管如此,Starlink的數(shù)量還是很多。
根據(jù)哈佛-史密森天體物理中心的空間物體追蹤器喬納森·麥克道爾維護(hù)的一份表格(在新標(biāo)簽中打開),截至2023年3月,SpaceX自2019年第一個(gè)Starlink組以來,已在軌道上發(fā)射了約4000顆衛(wèi)星。麥克道爾2020年4月的一篇同行評(píng)議論文補(bǔ)充說,近幾年來,低地球軌道衛(wèi)星的“數(shù)量急劇增加”,這幾乎完全是Starlink的結(jié)果。他的論文顯示,Starlink的軌道各不相同,但有些軌道的高度低至211至217英里(340至350公里),接近國際空間站的高度。
2023年2月,當(dāng)被問及如果Starlink以及OneWeb和亞馬遜Kuiper的其他星座完全建成,軌道上的情況將會(huì)如何時(shí),麥克道爾告訴Space.com說:“這將像一條州際公路,在暴風(fēng)雪的高峰時(shí)間,每個(gè)人都開得太快了。”"除了有多條州際公路相互交叉而沒有紅綠燈."

歐洲航天局動(dòng)畫中圍繞地球的空間碎片和運(yùn)行衛(wèi)星。(Image credit: ESA)
2021年8月,南安普頓大學(xué)航天研究小組的負(fù)責(zé)人、歐洲領(lǐng)先的空間碎片專家休·路易斯(Hugh Lewis)告訴space,Starlink衛(wèi)星是低地球軌道碰撞風(fēng)險(xiǎn)的單一主要來源。Lewis的工作基于CelesTrak提供的Socrates數(shù)據(jù)庫(衛(wèi)星軌道會(huì)合報(bào)告評(píng)估太空中的威脅遭遇)。該數(shù)據(jù)庫發(fā)布有關(guān)衛(wèi)星軌道的信息,并為碰撞估計(jì)建立其軌道模型。
“我查看了2019年5月Starlink首次推出時(shí)的數(shù)據(jù),以了解這些巨型星座的負(fù)擔(dān),”Lewis在2019年告訴Space.com。“從那以后,Socrates數(shù)據(jù)庫中的相遇次數(shù)增加了一倍多,現(xiàn)在Starlink占了所有相遇次數(shù)的一半。”
此外,超過65年的衛(wèi)星和空間發(fā)射在低地球軌道留下了數(shù)不清的數(shù)千塊空間碎片。一些碎片是報(bào)廢的衛(wèi)星,而一些是碰撞的碎片,還有一些是太空活動(dòng)如級(jí)間分離時(shí)散落的碎片。
根據(jù)SpaceTrack.org的數(shù)據(jù),截至2023年3月,北美航空航天防御司令部(NORAD)正在跟蹤超過47,000個(gè)太空物體。更多的位元太小,以目前的技術(shù)也無法追蹤。任何“死亡”的碎片都不能改變它們的軌道,而且目前還沒有清理它們的明確計(jì)劃,任何接近國際空間站的行為都讓控制人員別無選擇,只能讓開。
國際空間站如何躲避碎片?
如果給予足夠的通知,發(fā)射到國際空間站的貨運(yùn)車輛會(huì)攜帶額外的燃料,以便在需要時(shí)可以啟動(dòng)推進(jìn)器并調(diào)整空間站的軌道,以幫助實(shí)驗(yàn)室綜合體避免空間碎片。根據(jù)美國宇航局的一份聲明,一個(gè)例子是在2022年10月25日,俄羅斯控制人員向一艘附屬的貨船Progress 81發(fā)射推進(jìn)器,持續(xù)了5分零5秒,以避免碎片。
NASA官員當(dāng)時(shí)寫道,這一動(dòng)作將國際空間站在遠(yuǎn)地點(diǎn)(離地球最遠(yuǎn)的點(diǎn))的高度提高了0.2英里(0.32公里),在近地點(diǎn)(離地球最近的點(diǎn))的高度提高了0.8英里(1.3公里),對(duì)空間站的正常運(yùn)行沒有影響。
這些碎片是俄羅斯在2021年11月15日進(jìn)行的破壞性反衛(wèi)星試驗(yàn)的一部分,該試驗(yàn)受到了國際譴責(zé)。測(cè)試產(chǎn)生的碎片已經(jīng)無數(shù)次靠近國際空間站和Starlink衛(wèi)星,例如在2022年6月,空間站不得不機(jī)動(dòng)以避開破碎的宇宙1408衛(wèi)星的碎片。
美國宇航局還在建立備份能力,以與美國航天器一起進(jìn)行演習(xí),特別是在2022年2月24日開始的俄羅斯與烏克蘭的戰(zhàn)爭(zhēng)之后。國際空間站的運(yùn)行基本正常,但俄羅斯可能會(huì)在2028年離開—的軌道綜合設(shè)施,這比美國宇航局預(yù)計(jì)在2030年結(jié)束國際空間站的運(yùn)行至少提前了兩年。在這種情況下,進(jìn)步助推器將不再能夠推動(dòng)空間站擺脫碎片,所以美國宇航局要求諾斯羅普·格魯曼公司的天鵝座貨船在2022年6月25日進(jìn)行測(cè)試燃燒。經(jīng)過兩次嘗試才完成,但飛船成功地將國際空間站推進(jìn)到正常運(yùn)行高度。

2022年10月28日,俄羅斯的進(jìn)步82號(hào)貨運(yùn)飛船與國際空間站的泊斯克艙對(duì)接。像這樣的航天器可以燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)來提升或改變國際空間站的軌道。(Image credit: NASA)
如果國際空間站不能及時(shí)躲閃,乘員如何躲避?
如果機(jī)組人員沒有得到足夠的通知,或者如果跟蹤數(shù)據(jù)有些不精確,美國宇航局和其他合作伙伴將向國際空間站的機(jī)組人員發(fā)出命令,讓他們躲在他們的逃生艙中。
所有宇航員都在飛船上分配了座位,無論是SpaceX的Dragon還是俄羅斯的Soyuz太空艙,他們都可以在緊急情況下乘坐回家。在這種情況下,國際空間站的工作人員穿上宇航服,在他們的飛行器內(nèi)等待碎片事件的結(jié)果;一個(gè)著名的例子是2021年11月,一塊疑似ASAT碎片飛到國際空間站附近。
“這種[遮蔽程序]允許有足夠的時(shí)間通過在發(fā)生破壞性碰撞時(shí)關(guān)閉艙門來隔離這些飛船,”美國宇航局官員在2021年5月關(guān)于空間碎片和國際空間站的討論中寫道。“如果碰撞導(dǎo)致生命維持模塊失去壓力或損壞關(guān)鍵部件,宇航員將能夠離開空間站。在緊急情況下,航天器充當(dāng)船員的救生艇
2022年12月14日至2023年2月25日期間,當(dāng)一次微流星體撞擊導(dǎo)致一艘名為MS-22的對(duì)接聯(lián)盟號(hào)發(fā)生毀滅性泄漏時(shí),美國宇航局和俄羅斯不得不共同制定國際空間站撤離的備用計(jì)劃。出事的飛船沒有可用的冷卻劑,三名被指派的宇航員中只有兩人可以安全地乘坐飛船回家。國際空間站緊急情況下的備用計(jì)劃是將第三個(gè)聯(lián)盟號(hào)座椅,即美國宇航局宇航員弗蘭克·盧比奧的座椅,安裝在四名宇航員下方的“龍耐力”號(hào)的地板上。然而,一艘新的聯(lián)盟號(hào)于2023年2月25日抵達(dá),替換受損的航天器,因此這一緊急情況不需要上演。
躲避碎片的成本和復(fù)雜性
美國宇航局2023年3月10日發(fā)布的一份關(guān)于解決空間碎片的報(bào)告(在新標(biāo)簽中打開)也估計(jì)了在遇到麻煩時(shí)操縱國際空間站的成本和復(fù)雜性。基于大量的公共信息來源,報(bào)告稱每個(gè)演習(xí)需要兩個(gè)人時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)分析。也就是說,只有一小部分關(guān)于“會(huì)合”或與太空垃圾近距離相遇的可能信息需要改變國際空間站的軌道(作者估計(jì)約為2%)。
大約需要154磅(70公斤)的推進(jìn)劑來推進(jìn)空間站,然后再需要154磅(70公斤)來降低它。然而,這個(gè)數(shù)字假設(shè)10%的推進(jìn)劑會(huì)被浪費(fèi)掉。(這種浪費(fèi)來自討論國際空間站有時(shí)需要進(jìn)行逆行或逆向運(yùn)動(dòng)以避開太空垃圾的歷史速率的平均值,因?yàn)榈窒滠壍肋\(yùn)動(dòng)需要大量燃料。)
報(bào)告稱,根據(jù)每公斤7萬美元的貨物成本,這一數(shù)字是從美國宇航局監(jiān)察長(zhǎng)辦公室2018年的一份報(bào)告中獲得的,每次躲避碎片的成本約為100萬美元。該報(bào)告稱,這些事件對(duì)國際空間站運(yùn)營的影響很小,因?yàn)閲H空間站工作人員的庇護(hù)活動(dòng)很少,而且“由于風(fēng)險(xiǎn)分析和機(jī)動(dòng)能力的提高,不太可能需要這些措施”。但是碎片撞擊本身的代價(jià)可能更高。

2022年12月14日,一顆明顯的微流星體撞擊了一艘俄羅斯聯(lián)盟號(hào)飛船,導(dǎo)致冷卻劑泄漏,當(dāng)時(shí)該飛船正停靠在國際空間站。(Image credit: NASA)
根據(jù)美國國家航空航天局報(bào)告作者引用的1997年國家研究委員會(huì)的報(bào)告,如果國際空間站被物體擊中,它的設(shè)計(jì)確實(shí)允許它承受“相當(dāng)于直徑1厘米的鋁球”。
2023年的報(bào)告假設(shè)撞擊將來自直徑在0.4英寸到4英寸(1厘米到10厘米)之間的物體。修復(fù)這樣一個(gè)碎片穿孔的成本將至少是2億美元,根據(jù)OIG引用貨物再補(bǔ)給任務(wù)的典型成本的數(shù)字(因?yàn)楹教炱餍枰獢y帶必要的維修材料前往國際空間站。)但考慮到眾多因素,如船員時(shí)間和損失的科學(xué)時(shí)間,或?qū)Ψ呛诵膰H空間站元件如對(duì)接宇宙飛船的潛在維修,成本可能會(huì)高得多。
美國宇航局及其空間站合作伙伴已經(jīng)制定了應(yīng)對(duì)國際空間站緊急情況的程序,但軌道上不斷增加的空間碎片有時(shí)確實(shí)會(huì)導(dǎo)致軌道復(fù)雜的問題。批評(píng)者說,關(guān)鍵是首先避免太空垃圾,盡快清理現(xiàn)有的太空垃圾,并盡可能減少衛(wèi)星發(fā)射的數(shù)量。目前還不清楚太空當(dāng)局將如何管理地球上方擁擠的軌道,但可以肯定的是,國際空間站的運(yùn)營商將繼續(xù)密切關(guān)注麻煩。
(責(zé)任編輯:熱點(diǎn))
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