03.02 全世界发射了那么多卫星,难道在宇宙中不会相互碰撞到吗?为什么?

卧龙先生也


在一般情况下,人造地球卫星是不会相撞的,只有在偶然的情况下且可能是由于工作人员的疏忽,才可能会导致卫星相撞。比如2009年2月10日发生的美俄卫星相撞事件,这个事件的双方是俄罗斯的废弃卫星以及美国商用的通讯卫星铱星,此前也曾发生过法国的卫星与太空垃圾相撞的事件。这表明,即便这一事件发生概率很小,但随时都是有可能会发生的。

人造地球卫星根据其用途的不同,发射时会选择不同的地球轨道,比如高度小于1000公里的近地轨道,高度在1000公里到20000公里之间的中高轨道以及大于20000公里的高空轨道。在近地轨道中,有着大量的通讯卫星,所以在这片区域中发生碰撞的概率最大,美俄卫星相撞就是发生在近地轨道中,美俄卫星之所以相撞是因为,俄方的废弃卫星已经失去控制,处于“死亡”状态,而美国商用的铱33号通讯卫星可以正常使用,可能由于美国方面的监测不力,没有事先发现碰撞的可能性,也就没有调整铱33的轨道,导致了相撞事件。

人类对于漂浮在太空中的碎片垃圾是时刻在监视着的,只有一些体型极小的碎片垃圾由于监测不到而不在监控范围之内,在各国发射卫星时,会找出相对安全的发射窗口,避免发生碰撞事件。目前在1000公里以内的近地轨道中,地面设备可以监测得到的体型大于10厘米的太空垃圾高达1.8万个,体型小于10厘米的太空垃圾更是多达10万个,这些太空垃圾基本上来自于美俄两国。虽然太空垃圾很多,但并没有让太空变得拥挤不堪,因为地球实在是太大了,这些垃圾分布在如此广袤的范围内,也是极其稀疏的。

地面上人们可以利用雷达来探测低轨道的太空垃圾,用光学望远镜监测高空轨道的太空垃圾,可以时刻的了解这些太空垃圾的动向,让正在使用的卫星很好的规避掉这些风险。像美俄卫星的相撞事件,实属偶然,美国的监控网络在第一时间监测到了碰撞事件的发生,但是却没能提前发出预警,可见即便地面部署了监控网络,监测难度也是极大的,发出预警也不是很容易的事情。所以,减少太空垃圾才是关键。


科学船坞


当然不会碰撞,之所以有这样的疑虑可能是题主看多了太空垃圾的示意图了。


这这张图中,卫星的密度很大,给人的感觉就是马上要撞在一起了。

其实这样的图是夸大了事实。因为纸面上的地球就那么小,如果按照真实比例描述卫星,那么卫星连一个像素点都算不上。

其实我们思维模式中有个错误总是认为宇宙空间充满着密密麻麻的天体。其实宇宙是极其空旷的。

卫星高度基本在两万公里上,所以卫星高度上的空间比地球大了好几个数量级。卫星在太空中的位置大小就相当把一条船放在海洋上。

除非卫星有意受控碰撞,要不然意外碰撞在一起的概率几乎忽略不计。

其实我们还经常误解一件事。那就是地球基本上绕太阳是圆形轨道。

地理书上为了凸现近日点和远日点刻意把地球轨道画成很明显的椭圆形,如果按照真实比例,那么课本书上看到的地球绕日轨道就基本是个圆。

其实地球近日点为1.471亿公里,远日点为1.52亿公里。近日点与远日点相差500万公里。相对于1.5亿公里才有500万公里的差值。就相当近日点为30米,而远日点为29米。


科学认识论


这是人们对空间尺度上的一种误判,因为很多人对空间有多大没有一个准确的概念,类似的例子还有一些大城市,比如北京上海,修了很多条地铁,很多人就会常说,修这么多地铁,把城市地下都掏空了。

而实际上,例如北京五环内面积约667平方公里,目前地铁里程600多公里,车站近400座,那么大致统计一下,整个地铁地下部分的总面积也就20平方公里左右。而且,这20平方公里还是分布于整个667平方公里的区域内,那么所占的比例就很小了

回到卫星上,这个空间就变成整个地球上空几百公里的立体区域,这个区域可比一个城市要大上10万倍以上。那么,这个区域内有多少卫星呢?

卫星按运行轨道是这么分的:

近地轨道,范围在距离地面300~1000千米的内,运行周期为1.5~2个小时,这里目前运行着大约2300颗各类卫星。

太阳同步轨道,范围在距离地面400~800千米的内,运行周期为1.5~2个小时,这里目前运行着大约600颗各类卫星。

上面这两个区域是卫星最密集的区域,总共近3000颗卫星,但是分布在整个地球表面上空1000千米以内的空间中。这个密度估计与一滴盐水融入到一个淡水湖内的比例差不多了吧。

除了上面两个轨道外,还有高椭圆轨道,高度在10万千米,轨道周期2~20个小时,这类卫星大约有500颗。

地球同步轨道,高度36000千米,轨道周期23小时56分,这类卫星大约1000颗。

以上就是主要的卫星分布,从数据上可以看出,卫星虽然有几千颗,但是分布的空间太大了。因此,实际上卫星之间的距离是非常遥远的。至于碰撞,除非人为控制让其相撞,否则的话是不可能的。


寒萧99


全世界发射了那么多卫星,难道在宇宙中不会相互碰撞到吗?

从理论上来看,人造卫星的轨道都是事先规划好的,它们在各自的轨道上运行永远都不会相撞!但事实上却会因为失控或者轨道衰减脱离原来的轨道,而此时卫星早已废弃,无法再调整其轨道,久而久之,整个体系运行的不确定性因素就会加大,最终导致两颗卫星的撞车事件!

2009年2月10日发生的美俄卫星撞车事件,俄方是一颗早已废弃的军用通信卫星“宇宙2251”,另一颗是美国铱星公司的“铱星33”,相撞地点是西伯利亚上空的近地轨道,撞击产生了大约12000块太空碎片,据俄罗斯航天专家评估,这些碎片可能会影响前苏联早期一颗携带了核反应堆的废弃卫星,可能会导致更严重的后果!

卫星的轨道分类

了解卫星为什么会相撞以前,我们先来了解下卫星的几种轨道,如果按轨道高度来分,那么有近地轨道(小于1000千米),中高地球轨道(1000-20000千米),以及高轨道(大于20000千米),从理论上来看轨道越高,卫星密度越低,相撞可能性也越低,因此我们把轨道介绍放在近地轨道!

近地轨道:简称是LEO,一般火箭的LEO轨道运载能力是一个非常重要的参考指标,而这个轨道距离地面比较近,因此大多数对地观测卫星、测地卫星、空间站以及一些新的通信卫星系统都会采用近地轨道,比如ISS国际空间站和天宫空间站,还有X-37,以及大量的间谍卫星等,都会在这个轨道游荡!

当然空间站高度还必须考虑补给和范艾伦辐射带的威胁,一般最经济的轨道就是400千米左右,上图中ISS就会穿过一个南北向卫星轨道带,其实因为近地轨道的任务不一样,轨道交叉是非常正常的事情,比如地球资源卫星,需要在环绕地球的过程中一次次对地表拍摄,因此穿过极地的轨道无疑是最合适的!而相空间站这种需要大量补给的航天器,就必须考虑每次补给飞船靠泊时的成本,因此与地球自转方向带一些倾角的就成了必然选择(可以利用自转速度降低燃料消耗)。

赤道轨道:倾角为0度,卫星轨道平面 与地球赤道平面重合,卫星始终在赤道上空飞行。

极地轨道:倾角为90度,卫星轨道平面与地球赤道平面垂直,卫星飞跃南北两极上空。它的星下点轨迹可以覆盖全球,是观测整个地球的最合适的轨道。气象卫星、资源卫星、侦查卫星经常采用这种轨道。

倾斜轨道:轨道倾角既不是0度又不是90度,统称倾斜轨道,分为顺行轨道和逆行轨道。

顺行轨道:倾角大于0度小于90度,卫星自西向东顺着地球自转的方向运动。

逆行轨道:倾角大于90度而小于180度,卫星自东向西逆着地球自转的方向运动。

不同的任务不同的轨道,即使相同的轨道高度也不同,设计上大家都相安无事,但再完美的系统都会有出错的时候,况且还是卫星这种有大量不确定因素存在的航天器。

卫星为什么会相撞

前文说了美俄卫星相撞,俄罗斯的“宇宙2251”是一颗废弃卫星,而美国的“铱星33”是一颗在轨正常工作的卫星,按理废弃卫星轨道检测到会与在轨卫星相撞时,那么可以调节在轨卫星的轨道,让其抬升轨道避免相撞,但不知因何原因,“相关部门”失职了,或者说根本就没事先检测到这一动态,也许“宇宙2251”受到太阳风活动影响最近才大幅改变轨道。

另一个因素则是人为的在轨实验,比如中美反卫星试验,一般1000千米轨道以下的废弃卫星作为目标的成本相对较低,因此人工控制撞击目标摧毁卫星,这些也是一个可能。

另外废弃的卫星相撞产生更多的碎片造成更大规模的相撞事件,《地心引力》就表述了这样一个故事,美国航天飞机在低轨道工作时,接到休斯顿告警,在地球的另一端轨道上两颗卫星相撞导致了更大规模的灾难,使得紧急预警无法及时撤退,直接摧毁了航天飞机,只剩下男主和女主逃过劫难,开启了漫漫太空的回归之路!

关于太空垃圾与清理

各位可不要以为卫星轨道上就只有卫星,还有大量比如“摆渡飞船”,比如将卫星送上轨道的俄罗斯“微风级”,或者我们叫做“上面级”,或者早期的三级火箭等,都可以在轨道上留存很久,这些物体由于体积比较大,没有燃料维持轨道,因此它们轨道维持能力极差,这有一个好处,即很快就会掉落大气层烧毁,但由于轨道变化大,甚至可能还在翻滚,因此对它们的准确轨迹确定是比较困难的。

早期都对此不作处理,任其游荡,在现代火箭发射中,基本都会对留轨物体做轨道无害化处理,即控制其早日坠毁,但这已经是2000年以后的事情,从1957年开始到2000年初,人类不知道送了多少个物体上太空,而绝大多数都留存在近地轨道。

另外一个就是人为产生的垃圾,上文说明了反卫星试验,这是其中一种,另一种则是宇航员在工作时不慎遗失工具,还有更恶劣的是国际空间站美国宇航员在几年前将太空垃圾直接丢弃,这种行为将严重影响航天器的安全。

英国一些航天专家提出一个捕获轨道碎片的方法,向目标发射一个网罩增加其阻力,使其加速坠落大气层的计划,或者也有使用激光加热使其改轨道下降等,但无论哪个都不可能在一时半会达到彻底清理近地轨道目的的,因为碎片实在是太多了,清理的成本将会超过以往将其送上太空的成本,因为当年送上来的是一颗,现在有可能是N颗。


星辰大海路上的种花家


  空间很大,轨道很多,几万颗卫星很难撞到。但通讯卫星只有赤道上空同一高度35800公里,位置紧张,国际有协调机制。2009年2月10日,美国的一颗铱星卫星和俄罗斯的一颗废弃卫星在太空发生碰撞,这是历史上的首次人造卫星相撞事件。

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  人造卫星在太空中飞行时由万有引力提供向心力,由计算可以知道,同一轨道上向同一方向运行的卫星具有相同的线速度,不必担心同一轨道上的卫星会发生碰撞。2009年美俄卫星两颗卫星之所以相撞,是因为它们在不同的轨道上,并且轨道有交叉,碰撞恰好发生在两颗卫星都运行到交叉点上。这样的碰撞概率还是比较小的。

  

  卫星高度基本在两万公里上,所以卫星高度上的空间比地球大了好几个数量级。卫星在太空中的位置大小就相当把一条船放在海洋上。除非卫星有意受控碰撞,要不然意外碰撞在一起的概率几乎忽略不计。

  随着各国发射的卫星越来越多,卫星发生碰撞的概率会相应的提升。尤其是低轨道上的废弃卫星,其轨道高度会逐渐降低且无法人为干预,这样的卫星就是一块巨大的太空垃圾,很可能威胁到其他卫星或飞船的正常飞行。总之,在全世界发射的那么多的卫星,未来会不会碰撞到不太好下结论。

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全世界发射了那么多卫星,难道在宇宙中不会相互碰撞到吗?

高中物理就学过,卫星绕地球运动都是有特定轨道的,不同轨道的卫星运行的速度和运行的高度一般不一样。根据万有引力定律可知道,轨道越高的卫星运行的速度越小、周期(绕地球运行一圈的时间)越长。

所以,不同卫星一般都有自己的轨道,它们在各自轨道上稳定运行,发生卫星碰撞的可能性非常小。下面我们来看看卫星运行轨道的分类及其特点 :

按照轨道倾角大小,卫星的轨道可分为:赤道轨道、极地轨道、倾斜轨道(分顺行轨道和逆行轨道)。

1、赤道轨道:倾角为0度,卫星轨道平面 与地球赤道平面重合,卫星始终在赤道上空飞行。

2、极地轨道:倾角为90度,卫星轨道平面与地球赤道平面垂直,卫星飞跃南北两极上空。它的星下点轨迹可以覆盖全球,是观测整个地球的最合适的轨道。气象卫星、资源卫星、侦查卫星经常采用这种轨道。

3、倾斜轨道:轨道倾角既不是0度又不是90度,统称倾斜轨道,分为顺行轨道和逆行轨道。

虽然说各个卫星都有自己的特定轨道,但是随着各国发射卫星的数量急剧增多,轨道资源越来越紧张,特别是同步卫星轨道。

同步卫星由于是要相对地球自转时是静止的,也就是卫星绕地球运动方向要与地球自转方向一致,而且卫星运行周期要和地球自转周期一致(也就是1天),所以这类卫星必须是定点于赤道上空某个特定高度(大约是36000公里),即所有国家的同步卫星共有一根轨道,这样就看谁先抢到位置了。

随着卫星数量越来越多,有些废弃的卫星由于没有能量,就会在太空中飘荡,成为太空垃圾,这些太空垃圾对正常卫星造成一定的威胁,需要进行清理。


大熊高中物理


2009年2月10日,美国的一颗铱星卫星和俄罗斯的一颗废弃卫星在太空发生碰撞,这是历史上的首次人造卫星相撞事件。

人造卫星在太空中飞行时由万有引力提供向心力,由计算可以知道,同一轨道上向同一方向运行的卫星具有相同的线速度,不必担心同一轨道上的卫星会发生碰撞。2009年美俄卫星两颗卫星之所以相撞,是因为它们在不同的轨道上,并且轨道有交叉,碰撞恰好发生在两颗卫星都运行到交叉点上。这样的碰撞概率还是比较小的。

随着各国发射的卫星越来越多,卫星发生碰撞的概率会相应的提升。尤其是低轨道上的废弃卫星,其轨道高度会逐渐降低且无法人为干预,这样的卫星就是一块巨大的太空垃圾,很可能威胁到其他卫星或飞船的正常飞行。像印度经常一次将几十个小卫星送上太空,这些小卫星很多运行了几天就成了太空垃圾,而且由于其个头小难以追踪,印度的这种行为让很多国家大为恼火。

卫星碰撞这种事情尽管发生的概率比较低,不过一旦发生了一次碰撞就会产生大量的太空垃圾,其他卫星受到的威胁会陡增。

为了应对这一情况,一些国家成立了专门的太空垃圾监测机构,中国的国家天文台就有专门监测太空垃圾的国家航天局空间碎片监测与应用中心。另外,各国卫星的发射也需要严格的审批,需要向国际电信联盟求得批准。胡乱发射卫星会引起公愤的。


刁博


这种想法多半是受到网络上所谓的“示意图”的影响,认为卫星在地球上空会比较密集,加上速度很快,是不是很容易就会碰到!

比如说,我们经常会看到太阳系内小行星带的分布示意图,感觉小行星带密密麻麻都是小行星,事实上远不是那样,小行星的分布十分稀疏,相距至少几十万公里,如果真按真实比例描述小行星带,你不会在示意图上看到任何一颗小行星!

同时,很多科幻电影也歪曲了事实,我们经常看到宇宙飞船穿梭于很多陨石中,紧急避让,这误导了很多人。事实上,人类发射探测器穿过小行星带时,从来没有考虑过,也不需要考虑会撞上小行星,这种几率太低了,可以忽略不计!

地球上面的外太空也基本类似,范围非常宽广,高度也不尽相同,别说是相互撞上了,就是人类故意去撞,也很难撞上,需要很高的精确度才可以做到!

说到这里,不得不说下描述地球上空太空垃圾的示意图,密密麻麻地围绕着地球,这也是完全不正确的,事实上远没有那么高的密度,这与描述小行星带很类似,目的就是更好地理解,不然按真实比例你不会看到任何太空垃圾!


宇宙探索


会,2009年美国铱星33与俄罗斯已报废的宇宙-2251卫星在西伯利亚上空发生相撞,是历史上首次卫星相撞事故。这次事件到底是失误造成还是故意为之,最后也没明确结论。

历史上由于美国和前苏联的太空竞争曾导致恐慌,因此联合国主导下几十个国家一块签署了和平利用地球外层空间的协议。所以现在地球外层空间是谁有能力就可以和平开发利用,只是航天是一项系统的工程,一般小国家玩不转。为了防止卫星相撞的事件,卫星轨道的利用都是一个卫星占据一个,并且和其他的轨道没有交叉,有高度的差别,卫星发射之前就要在联合国备案确定轨道,为的就是避免卫星相撞的事件发生,避免因此造成不良国际事件。也由于这些航天规定,目前极少发生卫星相撞事故。

2009年美俄卫星相撞,一般认为是由于卫星自然的轨道变化引起的,地球的引力是不打均衡的,因此对卫星的引力在不断变化,卫星的轨道参数就会受到一定影响,像国际空间站那样的航天设备,还需要定期地调整轨道高度;一般的卫星距地面高度也不是很高,大概也就几百公里,而这个范围严格说仍在地球大气层内,虽然大气已经十分稀薄,长期作用下仍然会对飞行器造成一定影响。因此现代卫星也需要携带一定燃料,为的就是根据监测改变轨道参数,也因此,现代一些国家在开发卫星捕捉和攻击技术,也是一些专家怀疑2009年那次卫星事故是人为的原因。

地球外层空间的广阔加上卫星轨道参数的唯一性,使得卫星相撞事件发生的可能很低很低,但是由于以前人类发射了很多卫星,现代很多已经完全失去联系,成为了太空垃圾,它们的轨道在不断变动,成为影响人类航天器安全的重要因素。


来看世界呀


飞机会相撞吗?各有各的位置呀!但卫星也有相撞的可能,比飞机相撞的概率都低得多!


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