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中国启动空间预警机制规避美俄卫星碎片破坏

http://www.sina.com.cn  2009年02月19日 10:27  21世纪经济报道
美国宇航局公布的目前跟踪到的碎片示意图
美国宇航局公布的目前跟踪到的碎片示意图

  北京时间2009年2月11日0时55分59秒,美俄两国卫星在西伯利亚上空、距离地球大约788公里的位置发生碰撞。

  欧洲航天局的估计,目前有大约超过1.2万片碎片从碰撞点散向四面八方,正以约8公里/秒的速度围绕着地球运转——瞬间成为目前正在围绕地球运转的航天器的“第一杀手”。

  这些碎片是否会对我国在用卫星造成影响?未来发生影响又该如何规避?

  本报获悉,碰撞发生之后,中国科学院空间目标与碎片观测研究中心(以下简称“研究中心”)第一时间启动了“空间碎片预警机制”,对本次空间碰撞事件产生碎片的搜索捕获及分析进行工作,并将密切关注这些碎片对我国在用卫星可能造成的影响。

  在中国,针对空间碎片对航天器影响的研究,目前主要集中在载人航天器等领域。

  根据具体情况调整发射窗口

  由于此次碰撞发生在俄罗斯西伯利亚上空,不在中国现有观测站的观测空域,因此国内观测网未监测到碰撞时刻的情况。

  研究中心副研究员熊建宁表示,通过观测并计算发现,两颗卫星的轨道确实发生了改变。同时,卫星原轨道高度附近出现了解体的空间碎片,证明了碰撞是真实发生的。

  不过,研究中心认为,总体上,空间物体间,尤其是在用的人造卫星之间发生碰撞的几率是非常小的。

  这次碰撞事件产生的大量空间碎片,会散布在碰撞发生的高度为主的上下较大范围内,因此除了对运行在碰撞高度的应用卫星增加碰撞危险外,亦会对其它的高度的卫星产生一定的影响。

  从理论上看,高的碎片可能会散布至距离地球上千公里的空域,低的可能到300-400公里以下,但大部分会散布在碰撞发生的高度附近,这是可能会受到影响的主要区域,即主要集中在700-900公里的高空。

  而对于碎片影响的评估,则主要集中在两大方面:一是这些碎片与在用航天器可能发生碰撞的威胁,另一方面则是影响在目前这一时段内航天器的发射,也就是发射窗口要根据这些碎片的轨道分析结果确定是否需要调整。

  中国没有观测到碰撞实况真正的困难在于,有限的观测资源无法满足大量空间碎片的日常观测。当前观测只能在中国国土上布点,“当然,最好的是在全球设立观测站,不过这就牵涉到国际合作的问题了”。 

  “我们依据航天器的轨道,计算出与空间碎片发生碰撞的可能性。”熊建宁表示。

  目前,在近地天体观测也就是预防小行星与地球碰撞等观测上国际上是联网监测共享数据的,但具体到每个国家的航天器发射,因牵涉到国家利益等问题,一般不会共享有关数据。

  碎片影响不可忽视

  研究中心于2004年更名,其前身为上个世纪五十年代成立的中科院“人造卫星观测研究系统”(简称“人卫中心”),它的目的就在于“对空间目标和碎片进行观测、开展动力学理论及相关的应用工作研究”。

  自神舟5号飞船发射,研究中心就担任了为其系列飞船“保驾护航”的重任。

  中心的常规任务是通过分布在中国国内的观测台站,跟踪观测空间碎片,并为他们建立数据库。

  目前,碰撞之后的碎片散布在原轨道高度上下较大范围内,而中心的当前的一项主要工作就是搜索、观测和跟踪这些碎片,并根据其轨道信息分析未来可能对我国航天器的具体影响。

  碎片对航天的影响,是指与航天器发生碰撞的可能性。在数学上这仅是一个概率的问题。

  当碎片的轨道与航天器轨道发生交叉(或者平行)、并且两者之间的距离在某个时段达到一定的“临界距离”时,两者发生碰撞的可能性增大。当这个概率在未来一段时间内大于一定程度时,研究中心就要依据“空间碎片预警机制”的程序,向有关部门发出预警信号。

  在碎片影响的主要领域700-900公里高空——属于近地轨道范围。而目前大量的气象卫星以及资源观测类等应用型卫星等均密集于此。如何避免可能的碰撞?

  熊建宁表示,通过监测和计算这些碎片的轨道,对于有“规避能力”的卫星,可以通过自身动力来调整轨道避免与之相撞。而没有规避能力的,也只能听天由命了。

  这次碰撞是“极小概率、重大问题”的具体体现,但在目前这一领域所做的研究,往往局限在保护“载人航天器等”,但对其他广泛的应用类卫星来说,这些研究还很有限。

  有中科院天文学者向本报记者表示,目前除载人航天器外,还须加强空间碎片与应用型卫星发生碰撞的预警研究。 记者  王海平

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