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太空:碎片前沿

发布时间: 2022-05-06 00:00:00   审校:元宇宙   浏览次数:
来源:https://www.iso.org/news/ref4321.html  

自1957年发射第一颗卫星以来,轨道物体的数量急剧增加。世界各地的无线电爱好者都在收听人造卫星1号的哀鸣声,预示着一个新技术时代的到来——人类的太空时代和太空竞赛开始了。 1961年,第一次载人飞行突破了大气层的限制。 从那时起,私人公司也加入了太空竞赛。

但自从人造卫星首次孤独地绕地球旋转以来的65年里,离我们最近的太空区域变得更加拥挤。今天,在人类太空飞行国际日,重要的是要记住,太空不再是无法进入的。我们与平流层内外的巨大真空从未如此接近 ——而这也伴随着风险。

拥挤的太空

今天,大约有7 500颗卫星在低地球轨道(LEO)的上限2 000 公里以下运行。其中超过三分之一是在过去两年发射的,未来还会有更多。SpaceX和亚马逊等私营公司提出的发射计划,将使近地轨道卫星的数量增加45 000以上。

但卫星只是围绕地球旋转的物体的一小部分。轨道碎片或“太空垃圾”正成为一个日益紧迫的问题。美国国家宇航局正在追踪27 000颗比网球还大的轨道碎片,从废弃的运载火箭和旧航天器部件到工具和丢弃的垃圾袋。此外,估计还有100万个比大理石大的碎片,还有3.3亿个大小在1 毫米到1 厘米之间的碎片。所有这些物体的速度都是25 000 km/h,或7 km/s。在这样的速度下,即使是很小的碎片也能造成巨大的破坏。

任何确实发生的碰撞或爆炸只会增加问题。当俄罗斯在2021年11月成功试射一枚反卫星导弹时,它创造了1 500多块可跟踪的碎片,以及数十万块更小的碎片。事件发生后,国际空间站(ISS)上的工作人员不得不在对接舱中避难,以防他们需要快速逃离。自1999年以来,国际空间站本身已经25次不得不避开太空碎片。  

为什么这是一个问题?

轨道过度拥挤的最大威胁是它可能对运行卫星造成的损害。近地轨道上的卫星被用于成像、测量和(越来越多地是)通信。该地区也正日益军事化。它拥有用于监视和战场通信的卫星,这意味着任何碰撞都可能带来不可预测的地缘政治后果。

轨道碎片也对近地轨道以外的任务构成威胁。目前这种风险很小,但就像碎片数量一样,它也在增长。在最坏的情况下,太空垃圾最终可能会把我们完全包围起来,并阻止我们未来对太阳系的任何探索。

标准来帮助

去年,七国集团承诺要解决日益严重的空间碎片问题。在一份联合声明中,各国领导人表示,他们“认识到制定与可持续空间操作相关的共同标准、最佳实践和指导方针的重要性”,并呼吁包括ISO在内的各组织帮助“为子孙后代保护空间环境”。

ISO在这一领域所做的工作 特别侧重于飞机和空间飞行器的技术委员会ISO/TC 20,主要在两方面做出贡献;首先是减少进入轨道的碎片数量,其次是减少近地空间日益拥挤所带来的风险。

ISO 24113侧重于前者。它规定了所有进入或通过近地轨道的航天器和运载火箭的设计和操作要求,以确保它们在其使用寿命期间和之后留下尽可能少的碎片。例如,当一颗卫星耗尽燃料时,它就变成另一大块碎片。ISO 24113要求卫星设计者和制造商考虑到这一点。例如,建造的卫星既可以在其寿命结束时补充燃料,也可以从轨道上移除,以便在高层大气中安全燃烧。

安全的太空

标准在降低碰撞风险方面也发挥着重要作用。LEO不仅变得越来越拥挤;参与者数量越来越多。除了世界航天机构,十多个国家已经成功发射了卫星,越来越多的私营公司也在争夺太空。为了将航天器之间碰撞的风险降到最低,并确保火箭安全通过近地轨道,标准化的通信协议至关重要。

这就是ISO 26900的用武之地。它规定了航天器操作人员可以使用的信息格式,以便彼此快速、清晰地沟通 ——无论是分享飞行前计划,还是及时提醒其他操作人员可能发生的碰撞,以便他们能够操纵航天器互相避让。  

去年全球共进行了创纪录的145次轨道发射。近地空间对各国和企业的商业、科学和军事利益来说只会变得越来越重要 ——尽管日益拥挤和由此带来的风险,但像这样的标准是我们可以确保每个人都有安全运行所需的空间的一种方式。


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