被星鏈衛星夾在中間的中國空間站,為啥突然公布詳細軌道參數?

過人君 2022/09/09 檢舉 我要評論

中國向世界公布了空間站的軌道參數,讓世界各國的衛星注意躲避,防止碰撞中國空間站。這里最值得注意的應該是馬斯克的星鏈衛星,已經跟中國空間站發生過兩次近距離接觸了。中國空間站將來可能會被幾萬顆星鏈衛星夾在中間,實在讓人不放心啊。應該怎麼防范呢?我是東城觀星,繼續聊聊空間站的話題。

一、星鏈衛星為什麼會近距離接觸中國空間站

中國空間站飛行高度400-450km,屬于近地軌道。美國的星鏈衛星目前主要的運行軌道是550公里附近,也屬于近地軌道。看起來兩者的軌道高度距離并不近,有足夠大的空間,為什麼還會出現兩次近距離接近中國空間站呢?以后還會出現嗎?

其實雖然星鏈衛星的運行軌道在550公里左右,但發射的時候并不是一步到位的,而是先把幾十顆衛星發射到比較接近的軌道,釋放以后,再利用衛星自己的動力逐漸進入目標軌道。比如根據報道,2019年11月的一次發射,星鏈衛星就被送到了280公里的軌道上,然后再逐步抬升到550公里軌道,中間必然經過空間站所在的軌道高度。

此外,在軌道上的星鏈衛星也可以降低軌道。降低軌道的時候也會路過空間站所在的高度。在軌的星鏈衛星越多,跟中國空間站近距離接觸的機會就越多。如果不采取措施,以后星鏈衛星近距離接近中國空間站將成為常態。

二、星鏈衛星為啥不能主動躲避,要讓中國空間站回避

有人可能會說了,有什麼好大驚小怪的,星鏈衛星很快就會調整到550公里的軌道。其實不是的,星鏈衛星使用的是霍爾電推進技術,這項動力技術最大的好處是特別節省燃料,可以提高衛星的壽命,更有利于降低衛星的質量,適合那些微型的衛星。但是缺點是推力特別小,往往都是毫牛級別的,這樣的力度,在地球上推動一個雞蛋都困難。

這樣小的推力在太空中往往只能細水長流,像蝸牛一樣慢慢抬高軌道,最終進入目標軌道。在抬升的過程中,跟空間站近距離接觸是有可能的。而且,使用霍爾電推進技術的衛星緊急避障能力比較差,就算知道快要撞上空間站了,往往也難以及時避開。所以,才會出現星鏈衛星近距離接近中國空間站時,只能讓空間站主動躲避的場景。

要想讓星鏈衛星主動躲避,必須提前很長時間就知道將要撞上的風險,提前采取措施躲避,所以中國才會每天公布具體的軌道參數,讓別國衛星可以提前預知風險,提前規避。

有朋友會問了,中國空間站不也是霍爾電推進技術嗎?為什麼就可以緊急避障?我已經不止一次介紹過,中國空間站同時有霍爾電推進發動機和常規發動機,常規發動機的推力遠遠大于霍爾電推進發動機,所以中國空間站緊急避障使用的應該是常規發動機。

三、未來會有更多的風險

這還只是發射階段,很多星鏈衛星使用壽命只有幾年,還有很大的機率中間出故障。一旦星鏈衛星不再正常工作,必然會降低軌道,降低軌道的方式有兩種,一種是通過空氣阻力不受控降低軌道,另一種是通過動力控制主動降低軌道。兩種方式,降低的過程中都必然要路過空間站所在的軌道高度,跟空間站近距離接觸也是有可能的。所以說,未來很長時間,星鏈衛星都將成為空間站的安全威脅。但星鏈衛星的安全隱患還遠不止于此。

SpaceX的星鏈網絡建設還沒有完成,未來將成為42000多顆衛星共同工作的網絡。其中一大部分將在340公里左右的極低軌道運行,這些極低軌道運行的衛星又將形成一種新型的安全威脅。因為空間站本身雖然不容易受到這些衛星的碰撞,但是往返的飛船,還是有一定機率跟極低軌道衛星相遇的。以后飛船的發射也將面臨新的威脅,尤其是載人飛船,發射前必須嚴格認真規劃路線,避免不必要的風險。

四、如何防范

被幾萬顆星鏈衛星夾在中間的空間站,安全運營著實值得擔憂。更恐怖的是,準備建設低軌星座的可不止美國的SpaceX公司一家,世界上還有很多國家,甚至很多公司都躍躍欲試。將來的低空軌道將越來越繁忙,出現太空交通事故的機率會越來越大。運行在這個區間的空間站,必須想辦法科學規避碰撞的風險。

其實,空間站要想完全避免太空垃圾傷害是不可能的,不管是俄羅斯的和平號空間站還是國際空間站,都遇到過太空碎片的襲擊,中國空間站也必然會遭遇,這是防不勝防的。但是衛星直接撞擊空間站這樣的事故還是盡量要避免的。

避免碰撞的方法,無外乎三種,第一種是主動躲避,就像中國空間站兩次躲避星鏈衛星一樣;第二種是公布軌道參數,讓對方躲避,就像中國空間站近期正在做的事情,其實國際空間站也一直在用這種方法;第三種是直接捕獲法,通過類似漁網的裝置,或者有抓捕功能的機械臂直接抓住近距離靠近空間站的太空垃圾。第三種方法,很多國家都在進行驗證,主要的目的是清除太空垃圾。

近期中國公布的小行星防御計劃,是更宏偉的太空防御計劃,一旦實施起來,將大大增加太空安全保障。


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