馬斯克衛星墜落潮引爆太空危機,3毫米碎片成軌道殺手!
伴隨地球的軌道日漸擾動,原本的天穹也悄悄的變成了無聲的戰場。但令人深感懼怕的,還不是這些個可見的“天上之劍”,而是一張幾乎無法想象的“死亡之網”——從已知的2.5萬塊可追蹤的太空碎片到1.7億顆肉眼難見的微小的星際微小顆粒,均已編織成一張高速的“死亡之網”,隨時隨地都可能對人類的航天事業造成不測的危害!
可想而知,這場以“衛星危機”之名的全球性公害的引爆點,就在馬斯克的星鏈計劃這8600顆“無人之家”——它所佔全球在軌的衛星總數的三分之二,就以每天1到2顆的速度“無聲”地墜落到地球上,據統計2024年已有316顆星鏈衛星在大氣層中“火燒”了,墜落的頻率已達2023年的近4倍!。
正是太陽的極大活動將這場危機的“催化劑”都推到了極端的程度了。正值了第25個太陽的週期的峯值期,隨之而來的又一波高強的太陽風暴把地球的高層大氣都給“灌了”,使得500至600公里的高層大氣的密度都大大地增加了20%以上。
然而最先遭殃的就是了剛剛上天的那批“星鏈”衛星,它們被迫在僅550公里的低軌道上運行,不得不經常地“剎車”,原本能夠穩定地運行數年的衛星,幾月就被拉向了地球,生命週期大大地縮短了。但更爲頭疼的就是,並非所有的衛星都能在大氣層中完全燒成微塵。
近日,一塊重2.5公斤的星鏈衛星的殘骸在加拿大的一家農場的草地上就地了起了硬盤似的“光盤”,這不僅讓當地的農民驚歎於太空垃圾的危害性,也爲我們進一步的研究太空的“垃圾”開了一個先河。
最終的結果也正是我們所擔心的:太空垃圾不僅會將來落到地球的陸地上,而且還會直接砸向地面,造成危害甚至威脅人類的生命安全。基於人造衛星的不斷增加,到2035年我國衛星碎片擊中人的概率每年將上升61%,這一數字令我們倍感憂慮。
太空碎片的殺傷力遠超想象,一顆豌豆大小的碎片在太空中以每秒7公里的速度飛行,撞擊能量相當於地面重卡的百倍。
2016年,國際空間站防彈玻璃被0.2毫米碎片擊穿,留下7毫米孔洞。而1釐米碎片足以癱瘓衛星,10釐米碎片可擊毀空間站,面對這種威脅,人類開始打造“終極防彈衣”。
美國Atomic-6公司開發的太空盔甲,用複合材料與樹脂製成輕質瓷磚,能抵禦3毫米碎片的撞擊,其Max版本甚至可防護12.5毫米碎片,覆蓋近地軌道90%的威脅。這種裝甲在撞擊後不會產生二次碎片,從源頭上避免鏈式反應。
而其背後的,卻是一場戰場上“矛”與“盾”的千年的博弈:一方不斷的將“矛”(攻擊手段)的鋒芒加之於對方,而另一方則不停的將“盾”(防護手段)的厚度加之於己。
從冷兵器時代的青銅甲冑,到一戰時期的鋼絲馬甲,再到現代防彈衣,材料科學不斷重塑生存法則,如今非牛頓流體材料讓防彈衣實現“遇軟則軟,遇硬則硬”:平時柔軟如布,受子彈衝擊瞬間硬化。
藉助其獨特的高效的吸收衝擊動能的能力,其可將近97.1%的衝擊動能都轉化爲有益的熱能,從而大幅地降低了內臟的損傷風險。其所擁有的遠遠高於鋼的3倍的強度的同時又具有了鋼的1/5的重量,讓兵員的負重大大減少了50%以上。
太空垃圾的連鎖反應可能引發“凱斯勒綜合徵”——碎片碰撞產生新碎片,最終形成包圍地球的金屬雲,使近地軌道變成禁區。
科學家警告,若1%的星鏈衛星失控,300顆衛星相撞足以觸發這場災難。更隱蔽的是化學威脅:燃燒的衛星將鋁、鋰等金屬帶入平流層,與臭氧層發生反應,可能加劇紫外線輻射。
伴隨爭端的不斷升級,兩者已不僅僅停留在了國家之間的單純的攻防戰的層面,而已經延伸至了國際之間的合作與博弈的層面,歐洲航天局的ClearSpace-1任務的正式啓動同時,我們就將於2025年藉助先進的機械臂的有力手臂將一大批已到退役的衛星從地球的周圍一一地攏攏地給予了最終的“安葬”。
在中國空間站的不斷完善背景下,我們不僅通過機器的自動化升級了其防護能力,還通過航天員的出艙努力將碎片的防護裝置一一的安裝了起來,從而初步構建起了系統化的防護網,有效的降低了空間站的被動性,爲今後更大的空間站的建造和更爲複雜的空間任務的實施提供了有利的保障。
但唯有從“治標”“治本”的源頭出發才能真正開闢出一條解決的出路來。NASA研究表明,投資碎片防護在未來30年可帶來500億美元收益,而衛星設計壽命從25年縮短至5年的趨勢,意味着每年需更換的衛星將達數千顆,形成惡性循環。
其間不僅僅體現了各大國對軌道空間的科技競賽的極度的渴求,更深刻地體現了各大國對人類太空活動的可持續性的極度的關注。4.2萬顆衛星的全部部署之際,太空的“堵車”危機就勢所不容了,人類將面臨前所未有的太空“擁堵”問題。但隨着防護技術的不斷升級,不僅能更好的應對當下的各類威脅,也爲未來的更大更深的空間探索奠定了堅實的基石。