人造衛星在天上那麼多,為什麼不會無意中碰到一起?

狂嗨之後的寂寞


自1957年前蘇聯發射第一顆人造地球衛星以來,人類已向太空發射了接近一萬顆人造地球衛星。這些衛星有的已墜落到地球大氣層,留在太空的大約有5000顆,這其中的大多數也已停止工作成為太空垃圾,只有1000餘顆衛星還在繼續工作。

有時候看衛星在太空中的分佈圖,會看到密密麻麻的一片。這時候有人會想,這麼多衛星在太空中,它們會不會撞在一起?這種想法目前看過於擔心了,衛星高速飛行的區域裡實際上非常空曠,空曠到什麼程度呢?可以進行一下簡單的計算。地球的表面積大約是5.1億平方千米,假設太空中存在的人造地球衛星數量為5000顆,即使將這些衛星平均分散在地球表面上,每10萬平方千米上才有一顆衛星,10萬平方千米大約相對於一個浙江省的面積了。更何況這些衛星的軌道半徑還要大於地球的半徑,並且軌道也有高、中、低之分。可以想象得出衛星運行的空間是多麼空曠了。

更何況,牛頓給出的萬有引力定律規定了在同一軌道上繞地球轉動的衛星,不論它們質量大小,都具有相同的線速度大小及繞地公轉週期。人們發射衛星的時候,往往要藉助地球自轉的線速度,這樣除了極個別的極地衛星,人造地球衛星基本是自西向東轉。這樣就保證了即使在同一軌道上運行的人造地球衛星,它們也是朝著一個方向以同樣的速率運動,不存在後面的衛星追上或撞上前面衛星的可能。

要使兩顆人造地球衛星在太空發生碰撞,需要滿足非常苛刻的條件。一是兩顆衛星的軌道不在同一平面上,並且兩軌道還要有交點;二是兩衛星恰好同時運動到了交點位置。由於太空是非常的空曠,故發生衛星相撞的概率是非常低的。不幸的是,這樣的事情還真的發生過一次。在2009年,美國的一顆正在服役的銥星衛星和俄羅斯的一顆已經廢棄的衛星在太空發生了撞擊,這是人類歷史上的第一次衛星相撞事件,撞擊製造出大量的碎片威脅著其他的衛星。

如果將各種細小的碎片考慮進去,太空中的人造物體遭到撞擊的概率要陡然提升。在設計宇航員的宇航服時就要充分考慮被太空垃圾撞擊的可能,龐大的空間站也要做好隕石撞擊防護。國際空間站引以為傲的觀景窗就曾被細小的顆粒撞出一個直徑大約7毫米的“隕石坑”。這些小的顆粒不像衛星那樣,它們難以被人類追蹤,衛星、空間站也難以及時調整姿態或軌道躲避這樣的撞擊。若是兩顆能夠被人類追蹤到的衛星,發生這樣撞擊的可能性就要小多了。


刁博


事實情況是:人造衛星會撞到一起,而且撞到一起的後果非常嚴重。

誰說人造衛星不會撞到一起的?雖然宇宙空間非常廣大,但是衛星在太空飛行的時候還是有一定的幾率會撞到一起,概率很小但是並不為零。

從人類發射1957年發射第一顆衛星到太空一直到現在,現在太空中一共有超過1500顆衛星在我們的頭頂飛行,但是這麼長時間只有一例人造衛星相撞的事故(下圖是人類衛星發射的頻次圖)。

2009年曾發生過一次美俄衛星相撞事故

2009年2月10日,在西伯利亞上課約776公里的地方,一顆來自美國銥星公司的銥星33號衛星和來自俄羅斯航天部隊的宇宙2251衛星發生碰撞。其中銥星33號還處於工作狀態,而宇宙2251衛星則已經廢棄多年。

這次碰撞根據雷達觀測,一共造成了超過500塊太空垃圾,這些太空垃圾嚴重威脅了其他正在附近運行的衛星。因為在太空中飛行的衛星速度都可以達到幾公里每秒鐘,所以即便只是塵埃大小的碎塊打到衛星上都會是致命傷。

未來衛星將越來越不好發射

隨著商業火箭公司的崛起,未來會有越來越多的衛星被髮射到太空,比如說最近著名的SpaceX商業火箭公司就宣佈要發射12000顆衛星來組成全球性質的“太空互聯網”。

下圖就是首批的60顆衛星(60合一),還有這60顆衛星是怎麼一次性投放進太空中的。

所以隨著太空衛星數量的增多,人們在發射衛星的時候需要越來越小心地監視這些在太空軌道上運行的衛星,防止撞上。

而對於太空中越來越多的衛星和這些衛星產生的太空垃圾,有人曾經悲觀地預測:如果有一天地球外層的太空垃圾太多了、導致任何火箭都沒有辦法避開這些垃圾,那麼人類就被徹底封死在這顆星球上了【如下圖所示,就是正在地球附近飄蕩的各種垃圾碎片,根據統計多達500000塊】。

所以衛星會撞到一起,而且撞到一起的結果非常嚴重。


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