作者:倪思洁 来源:中国科学报 发布时间:2015/11/12 9:52:49
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微小卫星:小身材带来大压力

 

微小型卫星快速发展,星座计划层出不穷,可能会为空间环境带来更多垃圾处理的压力——

■本报记者 倪思洁

长征六号运载火箭一箭成功发射20颗微小卫星;长征十一号运载火箭搭载4颗微小卫星飞向太空;“吉林一号”商用微小卫星组星发射升空……

最近,一颗颗成功发射的微小卫星,让人们看到了“微小卫星+”模式下展开的商业蓝海。然而,当人们为微小卫星的低门槛欢呼之时,空间碎片研究专家却在为一个名为“凯斯勒现象”的预言倍感担忧。在他们看来,如果不加以规范或控制,微小卫星或将为早已垃圾遍布的地球轨道带来更大压力。

“连高中生都在做卫星”

微小卫星技术发展迅猛,各航天大国提出的微小卫星星座计划规模也越来越大。美国Space X公司申请使用4000颗卫星覆盖地球,以提供互联网信号;美国卫星互联网公司One Web计划利用648颗卫星提供互联网服务。2014年6月,美国航天基金会在《2014年航天报告》中提出,未来几年微小卫星将占据更多市场份额。

“在以色列,连高中生都在做卫星。”中国航天科技集团公司五院副院长李明在接受《中国科学报》记者采访时感慨地说。

微小卫星星座任务的大量出现,让李明和同行们都捏了把汗。“我们担心,将来低轨道会变成‘凯斯勒现象’的爆发区。”

“凯斯勒现象”是1978年由美国科学家唐纳德·凯斯勒提出的一个假设。这个预言认为,当在近地轨道上运转的物体多到一定程度时,这些物体碰撞后产生的碎片会形成更多撞击,最终近地轨道将被危险的太空垃圾覆盖。

“如果这个假设变成现实,对航天事业而言将是一场灾难,人类将再难走出地球。”在担任国防科工局空间碎片研究顾问的李明看来,届时地球周围将出现碎片层,而这些碎片会一直碰撞,直到撞成非常小的碎片。届时,人类将在很长时间内无法从事空间活动。

国家航天局空间碎片监测与应用中心主任刘静告诉记者,面对这样的趋势,如果再不行动,未来充满垃圾的太空对微小卫星本身和其他卫星的影响都将是巨大的。

“再不开始讨论就全完了”

在轨运行的人造物体及其残块和组件,失去功能后会变成太空垃圾。目前,国际上已开始对其采取行动。如2007年联合国颁布了《空间碎片减缓准则》;2009年12月,我国也发布了《空间碎片减缓与防护管理暂行办法》,在国内首次明确航天器研制的空间碎片控制管理要求。

在各种指南中,与低轨道卫星最直接相关的就是政府间空间碎片协调委员会(IADC)提出的“25年规则”。中科院紫金山天文台研究员赵长印在接受《中国科学报》记者采访时介绍说,上述规则要求,低轨卫星,即1000公里以下的轨道卫星,25年内要能坠入大气层燃烧清除;对于地球同步轨道卫星,即36000公里高度的卫星,要在25年内推到比地球同步轨道高出230~250公里的“坟场轨道”上。

尽管这一规则适用于大小卫星,但刘静表示,对于微小卫星来说它并不具有实践价值。“微小卫星运行任务时间短、发射连续不断,对空间环境的影响是持续性的,因此很难用25年来约束它们。” 李明表示,现在很多高校和非航天企业都在从事微小卫星制造,而且微小卫星越做越小,很多卫星没有轨道控制能力,甚至有的可达到几厘米大小,超出了空间碎片编目能观测到的范围。未来一旦其任务结束,就会成为非常危险的空间威胁。

“如果微小型卫星的规则现在还不开始讨论,等问题出现就全完了。”刘静说。

“让微小卫星各行其道”

建立新规则已是国际共同努力的新方向。今年4月,联合国外空委法律小组委员会决定,将空间交通管理和微小卫星作为下届会议的议题。

在刚结束不久的国际宇航大会上,来自印度、意大利、英国、加拿大的IADC成员在分析了商用微小卫星的空间碎片减缓问题后提出,在轨的25年留轨期或许应当被缩短。

“最容易想到的办法,就是在微小卫星管理中引入‘空间交通管理’的概念,让不同规模的微小卫星各行其道。”李明说。

“空间交通管理”并非新概念。1982年,国际空间法研究所的研究人员最早提出这一概念。正如马路上有人行道、慢车道、快车道之分,空间交通管理也在设法让不同规格的卫星运行在不同的轨道上。李明建议,在管理小型卫星时,可以限制不同重量的卫星能滞留太空的最长时间,然后根据滞留时间线确定小型卫星的轨道高度。

“比方说,我们可以规定10公斤以下的小型卫星可存在1年,发射轨道高度最好不要超过400公里。这样在大气阻力的影响下,它就可以在1年左右的时间里,在自身不带推动装置的情况下掉进大气层烧毁。”李明说。

《中国科学报》 (2015-11-12 第1版 要闻)
 

 

 
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