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中國衛星秀出新高度?美發現SJ-21像拖船一樣将失效衛星拖離軌道

作者:人馬座A

中國衛星這次厲害了!據環球網援引美國“突發防務”網站的報道,中國的“SJ-21”衛星最近在數萬公裡高的軌道上秀了一把絕活:根據一家商業空間監測公司ExoAnalytic Solutions的分析,這顆衛星似乎正在發揮“太空拖船”的作用,将一顆已失效的北鬥衛星拖到了“墳墓”軌道。

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美國“突破防務”網站報道了該消息

假如屬實的話,大陸衛星這波操作實在是秀到飛起,很像一位太空交警,美國人想必也會十分驚訝:這樣的能力,實在是他們自己所夢寐以求的吧!此事是1月26日被捅出來的,ExoAnalytic Solutions空間态勢感覺首席架構師布賴恩·弗萊厄林的報告是這樣描述的:

SJ-21衛星于1月22日環繞并接近了一顆已失效的北鬥2号衛星,這顆北鬥原本運作在高度約36000公裡的地球同步靜止軌道上。SJ-21在失效衛星旁邊進行了近距離操作,随後便一起從原軌道上消失了。

由于時值白天,該公司無法觀測,當幾個小時後他們再次找到SJ-21衛星時,卻赫然發現SJ-21正拖拽着失效衛星進行“大機動”,直接将其拖離了同步軌道,最終到達了一條更高的軌道上,這條軌道被稱為“超級墓地漂移軌道”,是廢棄同步衛星的較好歸宿。

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位于同步軌道上方的“墓地軌道”

光聽這情節,就是某些科幻片都難以編得出來,但從美國人的描述和驚訝程度來看,卻很可能确實發生了。根據SJ-21這個名字,基本上可以确定是大陸的實踐21号衛星。實踐21衛星是2021年10月24日發射的,發射地點在西昌,使用了長征三号乙火箭。

這顆衛星自發射開始就受到了國内外的高度關注,因為它的使命非常特殊:主要用于空間碎片減緩技術試驗驗證。空間碎片減緩,說白了就是清除太空垃圾,或者降低它們對航天器的威脅。這是一個非常先進又極為實用且敏感的技術,因為空間碎片的威脅實在太大了!

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實踐21号發射

空間碎片是指人類在空間活動過程中遺留在空間的廢棄物。自1957年蘇聯發射第一顆人造衛星以來,大量廢棄或解體的衛星、火箭部件形成了無數太空垃圾,幾乎把地球附近都塞滿了。據估計,目前地球軌道上尺度大于10cm的碎片多達數萬個,大于1mm的則超過了1.3億個。

那些位于近地軌道的碎片,随着時間推移高度會逐漸降低,直到墜入大氣層。而軌道比較高的碎片則會在太空逗留數年、數十年,甚至永遠存在。這些碎片對衛星、飛船、空間站等航天器帶來了巨大的危險,連航天員出艙都要防着它們。

由于相對速度可達每秒幾公裡,一些大的碎片能夠直接擊毀衛星,當發現碎片威脅時,衛星不得不臨時變軌,躲着走。如果未能及時發現的話,衛星的命運就堪憂了。

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地球附近充斥太空碎片

2021年11月15日,俄羅斯進行了一次反衛星試驗,用一枚反衛星飛彈擊中了報廢的宇宙-1408衛星,産生了大量碎片,緻使國際空間站的宇航員實施了緊急避險。2022年1月18日,這次試驗産生的一塊碎片與大陸的清華科學衛星(編号46026)發生極危險交會,據測算最近距離僅14.5米。

當今的世界,太空利用對國民經濟和人們的日常生活都有着至關重要的作用。太空碎片形成了如此巨大的威脅,當然會引起各個航天大國的關注。為了消除這種威脅,人們想到了被動和主動兩類方法:

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衛星被太空碎片擊毀

被動的做法就是目前被普遍采用的,使用地基、天基望遠鏡或雷達對地球周邊空間進行不間斷的監視,探測并識别出對航天器有威脅的較大碎片,當發現有出現碰撞或危險接近的可能性時,航天器使用自身動力提前進行規避,以避免災難。

而對于那些尺寸較小,無法探測的碎片,則主要從航天器防護的角度入手,采用間隙裝甲等手段,讓航天器具備“硬扛”碎片撞擊的能力,提高生存機率。不過這種被動的手段不能完全消除碎片威脅,萬一哪天監視不到位,或是衛星自身沒有動力,就隻能坐以待斃了。

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如果無力躲避,隻能坐以待斃

而主動消除威脅的方法,就是空間碎片減緩或清除技術,例如在發射時執行“鈍化”操作,減少廢棄火箭在太空逗留的時間,或者在衛星廢棄前實施變軌,墜入大氣層,或是采用“主動移除”,例如發射專門的航天器與之對接或抓捕,操縱其離軌、墜落或是進入威脅較小的棄置軌道等。

實踐21号衛星所扮演的,可能就是這種太空清道夫的角色。此前它曾被拍到與編号為49382的太空碎片同步飛行,顯然就是在驗證碎片清除技術。而這次的目标:那顆已報廢的北鬥衛星,也可被視作一枚較大的太空垃圾。

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北鬥2号導航衛星系統

從美國公布的效果來看,實踐21号使用了某種手段與目标碎片建立了連接配接,如果沒有專門的對接接口的話,一般是用機械手或機械臂,這樣就相當于捕獲了該衛星。然後再用自身的動力充當“拖車”或“拖船”的角色,将它拖到了更高的軌道上。

由于這條軌道比地球靜止軌道要高出300公裡或更多,正常運作的衛星絕大部分都在軌道下方,是以在這裡壽終正寝的衛星,基本上不會對其它的正常衛星構成威脅,是一個非常有效的做法。

這樣的操作看起來簡單,卻代表着極高的技術水準。首先你得能發現目标衛星,并準确掌握它的運作軌道,然後“太空拖船”還要有強大的變軌和交會能力,機動到目标衛星的旁邊進行觀察。然後就要施展捕獲大法,用機械手抓住目标的某一部位,再開啟發動機拖走目标。此過程中的每一步,都代表了航天領域的尖端技術。

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使用機械臂捕獲衛星(示意圖)

從另一方面來講,這種主動清理廢棄衛星的技術,不僅僅可用來清掃太空垃圾,還可能用于捕獲己方或敵方衛星,是以天生就帶有争議和神秘的色彩。假如清理的不是己方衛星或無用的太空碎片,而是正在運作的他國衛星的話,将很可能引發一場争端或是太空戰。

例如前不久,美國就用一顆USA-271衛星,在地球同步軌道附近實施機動,靠近了大陸的實踐20号通信衛星。不知要幹什麼勾當。好在我方衛星及時發現,進行了機動變軌,避開了USA-271的貼身“碰瓷”,讓美國人大失所望。

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未來太空戰場景:捕獲敵方航天器(示意圖)

是以,對于空間碎片減緩或清除技術的應用,需要各個國家的協調合作,建立一套機制和準則,以提高效率和避免誤判。1993年,世界主要航天國家共同發起成立了機構間空間碎片協調委員會(IADC)。2003年,IDAC向聯合國外層空間委員會送出了《空間碎片減緩指南》,2007年聯合國外空委通過了《空間碎片減緩準則》。

實踐21号所驗證的技術,當然是為了清除太空碎片,以便和平利用太空,造福人類。美國媒體炒作此消息,很難說美國會不會以己度人,非要把這事往太空軍備競賽上面扯,對此我們要有充分的心理準備。毛主席有句話說得好:人不犯我,我不犯人,人若犯我,我必犯人!