未完成使命的“金星使者”:蘇聯探測器流浪53年後終回地球
發射於1972年3月底的蘇聯科斯莫斯482號金星探測器着陸艙,在2025年5月10日重返地球大氣層。根據俄羅斯航天局的消息,該探測器濺落在印度洋東北部,位於中安達曼島以西560多公里的海域。科學家此前將該物體命名爲1972-023E,歐洲空間局空間碎片辦公室指出,科斯莫斯482號的着陸艙最後一次出現在德國上空後從雷達上消失,推測此時再入大氣層,最終墜入印度洋的東北部。
蘇聯科斯莫斯482號金星探測器
(圖片來源:russianspaceweb)
爲什麼這個陸艙如此備受關注?
科斯莫斯482號着陸艙之所以引發科學界高度關注,主要因爲它具有特殊的耐高溫高壓設計。它與其他人造衛星不同,原本是爲金星探測任務設計的,需要承受金星極端稠密的大氣環境。這種特殊設計意味着它在穿過地球大氣層時不會燒燬,而是會基本完好無損地落到地球表面。不過,其最終狀態取決於再入時的姿態角度——如果出現翻滾或者角度不當,着陸艙的部分結構可能在大氣層中燒燬。荷蘭的衛星跟蹤者拉爾夫·範德伯格曾觀測到科斯莫斯482號着陸艙在軌期間呈現多種姿態變化,甚至觀察到疑似減速傘的結構。這一發現表明,着陸艙在再入過程中可能因姿態問題導致部分結構損毀。
荷蘭衛星追蹤者範德伯格使用特殊望遠鏡拍攝的科斯莫斯482號着陸艙圖像
(圖片來源:space)
關於科斯莫斯482號着陸艙重返大氣層可能帶來的影響,科學家們進行了專業評估。雖然理論上存在濺落點位於人口稠密區域的可能性,但實際發生概率相當有限。從地理分佈來看,地球表面約70%的面積被海洋覆蓋,而陸地中又有大面積的無人區,人類聚居區僅佔地球總表面積的3%左右。因此理論上科斯莫斯482號墜入有人居住區的概率是比較小的。儘管如此,科研人員仍強調不能完全排除這種小概率事件發生的可能性,這也是該事件持續受到關注的重要原因。
科斯莫斯482號着陸艙登陸金星表面的想象圖
(圖片來源:thealphacentauri)
爲何會有物體從太空墜落?
人類航天活動在近地軌道上留下的失效航天器、火箭殘骸等,通常情況下,會再入大氣層時會因劇烈摩擦而燃燒殆盡。但是,如果某些體積較大或耐高溫的結構可能無法完全燒燬,就可能墜落到地球表面。
根據科學家對過去50年的數據統計,太空碎片再入大氣層並不罕見。例如,1972年發射的科斯莫斯482號任務失敗後,部分殘骸就墜落在新西蘭。那麼,歷史上是否有人真的被太空落下的碎片擊中過呢?
目前已知的第一位被太空垃圾擊中的人名叫洛蒂·威廉姆斯。1997年1月22日上午,她在美國俄克拉荷馬州塔爾薩市郊區的一個公園內散步時,一塊大約12.7釐米長的黑色玻璃纖維碎片擦過她的肩膀。經調查,這塊碎片來自1996年4月發射的德爾塔火箭,該火箭發射於1996年4月,完成任務後被廢棄,數月後殘骸再入大氣層,散落在俄克拉荷馬州和德克薩斯州。其中最大的一塊殘骸是一個重達250公斤的推進劑罐,落到了一處農舍附近。
儘管此類事件發生的概率極低,但一旦較大碎片擊中人口密集區,後果可能十分嚴重。這也提醒我們,隨着太空活動的增加,如何更好地管理太空垃圾、降低風險,已成爲航天領域的重要課題。
從太空墜落的航天器碎片
(圖片來源:space)
近年來,航天器殘骸重返大氣層後未完全燒燬並墜落地面的事件時有發生。例如,2025年2月,Space X獵鷹9號火箭的部分結構在完成發射任務後重返大氣層,殘骸墜入波蘭境內。當地居民在維裏村附近的樹林中發現了高溫灼燒後的碎片。
除了人造航天器的碎片,地外天體也會偶爾造訪地球。2013年,俄羅斯車里雅賓斯克州遭遇隕石襲擊,一顆直徑約17米的隕石在穿越大氣層時劇烈燃燒並爆炸,衝擊波導致數千棟建築的外牆玻璃出現不同程度的受損。事後,科學家在車巴庫爾湖收集到了墜落的的隕石碎片。
綜合來看,從太空中墜落的物體並不罕見,其中既包括失效的航天器殘骸,也有地外小天體。儘管大部分物體在穿越大氣層時會燃燒殆盡,但仍有部分結構或較大的天體可能墜落到地面。如果這些殘骸落入人類居住區,即便概率較低,仍可能對人員和財產造成影響。這也促使科學家和航天機構不斷優化太空垃圾監測與預警系統,以降低潛在風險。
襲擊車里雅賓斯克州的隕石殘骸
(圖片來源:space)
科斯莫斯482號探測器的基本情況
科斯莫斯482號蘇聯在20世紀60年代末至70年代初研發的金星探測器之一,攜帶了一個專門設計的着陸艙,計劃在金星表面開展科學探測。1972年,該探測器與姊妹探測器金星8號同期發射。然而,由於執行發射任務的"閃電-M"火箭上面級點火時間不足,科斯莫斯482號未能獲得足夠速度脫離地球引力,最終滯留在地球軌道上,成爲一顆“流浪”的太空探測器。
當時,美歐對蘇聯的金星科考任務非常關注,並對這顆金星探測器的發射進行了跟蹤觀測,發現其在升空後出現了異常。隨後的數個月內,地面雷達相繼探測到與該事件有關的五個軌道物體,推測科斯莫斯482號可能已發生解體,其中兩個物體迅速降低高度,並在數天後再入大氣層。1972年4月初,新西蘭南島附近的目擊者報告稱觀察到天空中出現閃光物體,被認爲與該事件有關。
着陸金星的登陸艙
(圖片來源:earthsky)
着陸金星的登陸艙
(圖片來源:earthsky)
這五個物體編號分別爲1972-023A、1972-023B、1972-023C、1972-023D、1972-023E。其中1972-023A被認爲是科斯莫斯482號的主體部分,於1981年5月再入大氣層;1972-023B、C、D推測爲“閃電-M”火箭的殘餘結構,在1972年至1983年間陸續再入大氣層。1972-023E被北美防空司令部標註爲“碎片”,於1972年6月被發現,即發射後大約兩至三個月。這塊從科斯莫斯482號主體分離出來的“碎片”,被認爲是原計劃登陸金星表面的着陸艙。
根據2022年解密的蘇聯時期文件,科斯莫斯482號在發射後因故障滯留在地球軌道約一個月,隨後蘇聯方面決定讓科斯莫斯482號的着陸艙與主體分離,這是解釋了爲何1972-023E物體在6月被觀測到。關於分離的原因,科學界推測主要有兩點:
第一,分離可能是一項測試,即便科斯莫斯482號前往金星的任務未能實現,但分離這個操作仍然可以進行測試,驗證分離機構的有效性等;第二,可以讓航天器在不可避免重返大氣層時降低其質量,在濺落事件發生時減少相關危害。
與科斯莫斯482號同期發射的金星8號
(圖片來源:earthsky.org)
1972-023E這個物體便是今天的主角。相關解密文件顯示,這是一個重量約爲480公斤的蛋形着陸器。按照原計劃,科斯莫斯482號應在抵達金星後釋放該着陸艙。着陸艙需承受金星稠密大氣層的摩擦減速,並最終藉助降落傘實現軟着陸。根據拉沃奇金設計聯合體的資料,科斯莫斯482號着陸器上配備了多種科學儀器,包括伽馬射線光分計、氨氣檢測儀、測量金星表面光照的光度計、測量大氣壓力和溫度的儀器等。
基於金星9號數據再處理後的金星表面圖像
(圖片來源:wikipedia)
蘇聯的金星探測計劃
金星作爲地球的近鄰,自古以來就成了人類觀測的重要目標。1961年,蘇聯啓動了金星計劃,在此後20多年的時間內,陸續向金星發射了多個探測器。其中部分着陸器成功在金星表面實現了軟着陸,並傳回了大量科學數據。據統計,包括金星-哈雷探測器包括,蘇聯共有十多個探測器成功進入金星大氣層,其中近十個着陸器降落在金星表面。由於金星環境的極端惡劣,這些着陸器在金星表面運行的時間從20多分鐘到兩個小時不等。
科斯莫斯482號衛星雖屬於金星計劃的一員,卻並未採用“金星”作爲前綴來命名,這與同期發射的金星8號不同。原因在於“科斯莫斯”並非航天計劃名稱,而是對未能脫離地球軌器的探測器的統一命名方式。後來,這一名稱也被廣泛用於蘇俄的各類軍用衛星。
金星的圖像
(圖片來源:wikipedia)
蘇聯對金星的探測積累了許多科學數據:目前我們知道金星大氣中有96.5%爲二氧化碳,3.5%爲氮氣和其他微量氣體,且大氣層比地球更厚更稠密,表面溫度高達467攝氏度,氣壓達93大氣壓,相當於地球海洋900米深的壓力。此外,金星還被硫酸雲層完全覆蓋,風速極快,這些因素共同造就了極其惡劣的表面環境,導致着陸器的工作壽命大幅縮短。例如金星9號爲着陸器任務時間僅持續了53分鐘。
1970年,金星7號成功登陸金星表面,成爲第一個在另一顆行星上着陸的航天器。1975年發射的金星9號傳回了首張金星地表圖像。1981年發射的金星13號則首次記錄了外星體的聲音。1983年發射的金星15號則用高分辨率成像系統繪製了金星表面地圖,極大提升了人類對金星地形的認知。俄羅斯計劃於2031年發射新一代探測器金星17號,這將是對金星探測計劃的重要延續。
出品:科普中國
作者:川陀太空(科普創作者)
監製:中國科普博覽