由欧洲航天局 尽管在技术和理解空间环境方面取得了进展,但在欧洲有史以来规模最大的空间碎片会议上(更多是通过《碎片威胁问题国际共识》)已确定有必要大大加快应用拟议措施减少碎片产生的速度
信用:欧洲航天局 过去太空努力的漩涡碎片被困在环绕地球的轨道上,威胁着我们在太空的未来
随着时间的推移,这些碎片物体的数量、质量和面积稳步增长,增加了运行卫星的风险
欧空局空间碎片办公室不断监测这种不断变化的碎片情况,并每年发表一份关于碎片环境现状的报告
自1957年太空时代开始以来,成吨的火箭、宇宙飞船和仪器被发射到太空
起初,他们没有计划在生命的最后要做什么
自那以后,数量不断增加,空间爆炸和碰撞产生了成千上万的危险碎片
“目前空间碎片问题的最大原因是轨道爆炸,这是由航天器和火箭上剩余的能量——燃料和电池——造成的
尽管多年来一直采取措施防止这种情况,但我们没有看到此类事件的数量有所下降
航天安全项目负责人霍尔格·克拉格解释说:“任务结束后的处置趋势正在改善,但速度缓慢。”
减少碎片的产生 “鉴于空间交通的不断增加,我们需要开发和提供技术,使碎片预防措施具有故障安全,欧空局正在通过其空间安全方案这样做
与此同时,监管机构需要更密切地监测其管辖范围内的空间系统状况以及全球遵守碎片减缓措施的情况”
太空中有许多产生碎片的方式
每发生一次“碎片事件”,成千上万的危险碎片就会被添加到地球的轨道上
信用:欧洲航天局 现在已有国际指导方针和标准,表明我们如何能够实现空间的可持续利用: 设计火箭和宇宙飞船,以最大限度地减少“脱落”的数量——由于太空的恶劣条件,在发射和运行过程中材料会脱落——通过释放储存的能量来防止爆炸,在宇宙飞船生命周期结束时“钝化”宇宙飞船,使其脱离工作卫星的轨道,或者使它们脱离轨道,或者将它们移动到“墓地轨道”。通过仔细选择轨道和执行“防撞机动”来防止太空碰撞
" 许多太空机构、私营公司和其他太空行动者正在改变他们的行为,以遵守这些准则——但这就足够了吗? 令人担忧的趋势 我们正在制造越来越多的碎片 自空间时代开始以来,碎片物体的数量、它们的总质量以及它们所占的总面积一直在稳步增加
航天器和火箭级的大量在轨解体进一步加剧了这种情况
空间碎片占据的总面积很重要,因为它直接关系到我们预计未来会发生多少次碰撞
就目前情况而言,碎片和工作卫星之间的碰撞预计将超过爆炸,成为碎片的主要来源
现在发射的80%的火箭试图“清除”低地球轨道,其中绝大多数都是成功的,而在本世纪初,这一比例仅为20%
信用:欧洲航天局 碎片制造事件变得更加普遍 在过去的20年里,平均每年在太空中发生12次意外的“碎裂”——不幸的是,这一趋势还在增加
碎裂事件描述的是由于碰撞、爆炸、电气问题,甚至仅仅是由于空间恶劣条件造成的物体脱离而产生碎片的时刻
往好的方面想 人们正在努力遵守规则(还不够) 虽然目前并非所有卫星都遵守国际准则,但越来越多的空间行为者正试图遵守这些规则
在过去十年中,15-30%的物体或有效载荷被发射到低地球轨道区域的不符合要求的轨道上(不包括与载人航天有关的航天器),试图遵守碎片减缓措施
有5%到20%的人成功地做到了这一点,2018年达到了35%的峰值,原因是铱星星座的主动离轨
近十年来,发射到近地轨道的小型卫星数量急剧增加,部分原因是卫星星座的增加
信用:欧洲航天局 更多的火箭正在被安全处理 说到火箭,越来越多的东西被可持续地处理掉了
在这十年中,40%到80%的低地球轨道上的人试图遵守碎片减缓措施
其中,30-70%的人成功做到了
在过去十年发射的所有火箭中,有60-80%(以质量计)遵守了减缓措施
一些火箭位于低地球轨道,这导致它们在地球大气层中自然衰变,但大量火箭被引导回到地球大气层,在那里它们要么被烧掉,要么被迫重新进入无人居住的地区
这种做法越来越多,自2017年以来,约30%的火箭以受控方式安全重返大气层
这是非常好的消息
火箭体是我们发射到太空的最大的物体之一,并且极有可能卷入灾难性的碰撞
所有确保它们在发射后最长24小时内不会在轨道上逗留的步骤都将被庆祝
更多的卫星被放置在低空轨道上,在那里它们会自然燃烧 发射到低地球轨道保护区(海拔高达2000公里)的“通信量”正在发生显著变化,特别是由于小型卫星和星座的扩散
近年来,地球静止轨道上的所有卫星都曾数次试图在任务结束后负责任地让开
信用:欧洲航天局 发射到该地区的大约88%的小型有效载荷由于高度低,自然会遵守空间碎片减缓措施,这意味着它们会在地球大气层中解体
出于同样的原因,估计30-60%的卫星质量(不包括载人航天)符合寿命终止准则
“发射到低地球轨道的卫星数量的加速增长在我们的最新报告中清晰可见,”欧空局空间碎片办公室主任蒂姆·弗洛尔解释道
“我们观察到我们使用空间的方式发生了根本性的变化
为了继续受益于空间运行带来的科学、技术和数据,我们必须在航天器设计和运行中更好地遵守现有的空间碎片减缓准则
怎么强调都不为过——这对空间的可持续利用至关重要
" 地球静止轨道碎片减缓率高 发射到35,586-35,986公里高度的地球静止保护区的卫星,遵守碎片减缓措施的比率非常高
在这十年中,85%到100%达到寿命终点的人试图遵守这些措施,其中60-90%的人成功做到了
在地球静止轨道上,运营商保持其路径不受失效卫星和碎片的影响有着明显的商业利益——不这样做将使其航天器和底线面临严重风险
这是一个较长的动画的一部分,显示了不同类型的空间碎片物体和不同大小的碎片在地球轨道上
信用:欧洲航天局 现在怎么办? 当谈到采取碎片减缓措施时,对空间变化行为的系统分析提供了持谨慎乐观态度的理由——十年前情况并非如此
如果迅速采用,对钝化和处置飞行任务的新技术的持续投资将使我们的环境能够应付不断增加的空间交通和越来越复杂的操作
我们必须把空间环境看作是一种共享的、有限的自然资源
空间碎片的继续产生将导致凯斯勒综合症,当低地球轨道上的物体密度高到足以使物体和碎片之间的碰撞产生级联效应时,每次碰撞都会产生碎片,从而增加进一步碰撞的可能性
此时,围绕地球的某些轨道将变得完全不适宜居住
欧空局正在积极努力支持联合国和平利用外层空间委员会的外层空间活动长期可持续性准则,包括资助世界上第一次从轨道上清除一块碎片的任务,帮助建立国际空间可持续性评级,以及开发自动避免碰撞和减少空间任务对我们环境影响的技术
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