空间站和火箭残骸坠海之后?
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自20世纪60年代以来,数以百计的火箭丶空间站和卫星的碎片已经返回地球。它们通常被丢弃在海里。这样做的可持续性如何?
(德国之声中文网) 经过一周的猜测,中国长征五号火箭的核心(CZ-5B)终於不受控制重返马尔代夫附近的印度洋。该火箭曾将中国新空间站的一部分送入太空轨道,但其大约30米长丶直径5米的核心却可能在任何地方降落,甚至可能降在陆地上。
一年前,据说长征五号火箭的一根管子坠落在科特迪瓦(Cote D'Ivoire)居民的房子上造成毁损。因此,今年全球对长征五号火箭无控坠落前的恐惧和批评齐发。
美国宇航局局长纳尔逊 (Bill Nelson)说「很明显」中国「在其太空碎片处理方面没有达到负责任的标准。」
虽然纳尔逊的观点得到许多人呼应,但现实情况比这更复杂,而美国也绝不是无辜的。
黑白之外的灰色地带
澳大利亚阿德莱德的弗林德斯大学(Flinders University)副教授丶《太空垃圾大战宇宙博士》(Dr Space Junk vs the Universe)的作者戈尔曼 (Alice Gorman)说:「毫无疑问,中国有点调皮。」
预估海洋中空间垃圾碎片数量的信息图。
戈尔曼告诉德国之声:「中国所依赖的事实是,大多数东西要么 (在重返地球大气层时)燃烧起来,要么落在海洋或人口稀少的土地上。但是考虑到他们去年的经验,当(另一枚火箭)的固定杆击中科特迪瓦的一个村庄时,这种乐观情绪有点错位。」
在5月9日火箭芯落下之前,中国航空航天专家拒绝接受任何国际关注,官媒《环球时报》援引一位专家宋忠平的话说,火箭残片返回地球是 「完全正常的」。
宋忠平说得没错,火箭丶卫星丶甚至空间站的碎片飞回地球是很正常的,而且中国甚至不是最糟糕的罪犯。还有其他国家和商业公司也在这样做。
戈尔曼说:「正如我所说,太空的主要污染者是美国和苏联/俄罗斯。」
南太平洋的航天器公墓
大多数太空垃圾都落在了海洋的某个地方。这只是因为海洋比陆地多。
任务设计者将目标特定区域,如南太平洋无人区(SPOUA),靠近尼莫点(Point Nemo),也就是地球上「不可接近的两极」丶地球上任何方向离陆地最远的地方。
在2018年的一篇博文中,欧洲航天局(European Space Agency)写道,自1971年以来,有超过260个航天器坠落在这个区域。这个数字每年都在增加。
说明尼莫点和中国CZ-5B在印度洋降落位置的信息图
尼莫点被称为「航天器墓地」也许毫不奇怪,但它并不是唯一一个航天器坠落的海洋区域。
美国剑桥的哈佛-史密森天体物理学中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)的天体物理学家麦克道尔 (Jonathan McDowell)说:「尼莫点?它就在那里,但它就像新西兰和智利之间的南太平洋的所有地方。」
他告诉德国之声:「重要的是,它不是很集中,而且,现在越来越多的人在使用(其他的点)。」
麦克道尔说,当SpaceX发射比长征5号火箭还要高13米的猎鹰9号火箭,以送上小型星联卫星时,其火箭的一节坠落到澳大利亚的西南部,位于印度洋和南大洋之间的边界。「一些俄罗斯的卫星落在印度洋,一些落在北大西洋,例如,巴芬湾。」
哪里放射决定坠落位置
在哪里坠落丶如何坠落,取决於发射的位置和方式。因此,麦克道尔说,如果从俄罗斯普列谢茨克(Plesetsk)的太空港发射,是在北极上空上升,但当残骸返回时,在第二个向北的轨道上,地球已经转了大约20度。「所以,火箭从大西洋上空上来,就在那里倾倒。」
在一些任务中,火箭的主要阶段将保持在「亚轨道(suborbital)」,也就是在高于海平面100多公里(62英里)的空间,但低于低地轨道(Low-Earth Orbit)约160公里,这使得以可控方式丢弃火箭更加容易。
然而,即使如此,事情也可能变得不稳定,特别是当火箭在陆地上发射,而不是从海岸上发射时。
在中国,一些助推器落曾经在民宅附近,一次是在一所小学附近,另一次是在哈萨克斯坦的一个试验场。这两种情况都释放了有毒的橙色云层,即所谓的 「BFRC」。
一旦火箭进入轨道,事情就变得更加复杂。火箭进入得越深,就越难脱离轨道。
而且要能够控制也变得更加昂贵,因为必须保持火箭的生命力,就像延长的电池寿命,或是一个可重新启动的引擎,在火箭交付出「有效附载物」(比如国际空间站的卫星或供应品)之后还能被点燃。
但只有到那时,才能控制火箭的再入,许多火箭节只是被留在轨道上。
每一次状况都不同,而且值得再提的是,中国不是唯一一个「调皮」国家。麦克道尔估计,大约有20个猎鹰9号火箭末节以某种形式 「作为垃圾留在轨道上,最终会重新进入(回大气层)」。
欧洲的一个空间碎片清除项目ClearSpace-1希望在卫星残骸不受控制地坠落前,能捕获它们。