NASA 对印度反卫星导弹试验感到不满

但这绝不是某个国家首次用导弹摧毁卫星并引发轩然大波。

3 月 27 日,印度进行了一次反卫星导弹试验,并成功摧毁了一颗位于近地轨道(LEO)、距离地表 186 英里的在轨卫星。这意味着世界上最大民主国家也成为继美国、俄罗斯和中国之后,第四个拥有反卫星导弹能力的国家。这一消息并未受到热烈欢迎:忧心忡忡的科学家联盟(Union of Concerned Scientists)发表声明,表示对此次试验导致太空军事化加剧表示“担忧”。作为印度空间研究组织(ISRO)的长期合作伙伴,Planet Labs 公司谴责了此次试验,并强调太空应“用于和平目的”。

但最激烈的批评来自 NASA 局长吉姆·布里登斯坦(Jim Bridenstine),他在周一与 NASA 员工的公开问答会议上发表了看法。布里登斯坦称此次试验及其产生的轨道碎片场“不可接受”,并表示“NASA 需要非常清楚它对我们有什么影响……我们不能允许人们制造危及我们人员安全的轨道碎片场……这些活动不可持续,也与载人航天不兼容。”

在问答会议上,布里登斯坦解释说,NASA 和军方在上周评估了碎片场,并确定了在 10 天内小型碎片撞击国际空间站(ISS)的风险增加了 44%。 (尽管此前美国空军航天司令部副司令戴维·汤普森(David Thompson)少将曾表示,据路透社报道,当时国际空间站并未面临风险。)布里登斯坦说,NASA 已经确定此次事件产生了约 400 块轨道碎片(很可能产生了十倍于此的碎片)。只有大约 60 块碎片足够大(直径至少 10 厘米),可以被积极追踪。

那么,这个“风险增加 44%”究竟意味着什么?NASA 是如何得出这个数字的?这对空间站上的宇航员构成了什么样的危险?NASA 拒绝置评或安排专家接受采访,但我们知道,评估轨道碎片威胁并非易事。马里兰大学航空航天工程师、轨道碎片教育与研究中心主任雷蒙德·塞德维克(Raymond Sedwick)表示,主要问题在于“我们无法精确了解物体在轨道上的位置”。虽然运行中的卫星的位置显然是已知的,并由操作卫星的机构追踪,但退役的卫星和碎片必须由空军追踪,具体追踪方式取决于物体和传感器,预估的位置误差可能从几百米到几公里不等。

塞德维克说:“如果你的速度估算有误,那么 [物体] 的移动速度就会比你想象的快或慢,随着时间的推移,它的移动距离就会比你想象的远或近。”在约 7,500 米/秒的轨道速度下,即使是每秒几厘米的误差听起来很小,但随着时间的推移会不断累积。仅仅一天之后,物体可能就会远离你预期的位置几公里。大气阻力和物体方向等因素会加剧这一过程。而且并非所有物体每天都会被测量。因此,你几乎不可能在任何给定时刻准确知道一个物体的位置——你必须依靠大致估算。

塞德维克表示,这意味着对国际空间站的威胁受到不确定性的影响。你可能会有一个太空垃圾,它与国际空间站的最近距离是 10 公里,并且你知道它的位置误差在 100 米以内。这很好,没有什么可担心的。但在另一种情况下,你可能会预测一个物体与国际空间站的最近距离是 4 公里。这仍然是安全的,但该预测的不确定性可能是正负 2 公里,这意味着统计学上存在该物体可能更接近 2 公里的显著机会,甚至可能更近。这对 NASA 来说可能太危险了——尤其是当有生命危险时——所以将国际空间站提升到更高轨道,增加航天器与碎片之间的距离是明智的。(由于大气阻力导致国际空间站会随时间下降,因此这种机动无论如何都会定期进行,所以该机构只需提前安排提升计划即可。)

布里登斯坦的“44%”的数值就源于此:在印度进行反卫星试验之前,附近有一些碎片物体对国际空间站构成了某种统计学上显著的威胁(如上述第二种情况)。试验后,这些物体的数量增加了 44%。“‘担心’的事情增加了 44%”,塞德维克说。

印度试验后主要令人担忧的是,60 个可追踪物体中有 24 个超出了国际空间站的远地点(空间站轨道的最远点)。随着时间的推移,它们将受到引力拖拽,开始更严重地威胁国际空间站。“那是一件非常、非常糟糕的事情——制造一个将碎片送到国际空间站上方轨道的事件,”NASA 局长说。

处理这种情况虽然令人不快,但不太可能对国际空间站造成迫在眉睫的威胁。布里登斯坦补充说,最终这一切都会消散,因为碎片场位于近地轨道。这种后果远不如 2007 年中国反卫星导弹试验造成的危险,那次试验产生了 4,000 块可追踪碎片,并使轨道碎片目录增加了惊人的 36%。局长指出,NASA 和其他负责全球空间态势感知机构在 12 年后仍在努力应对那次事件的影响,其中超过 3,000 个物体仍然在轨道上。

这甚至还没有考虑到无法追踪的碎片种群的威胁。空间站有防护装置,可以抵御 bb 枪弹大小或更小的碎片,但任何外出进行太空行走的宇航员如果被击中,其宇航服都会被撕裂。比弹珠大的任何物体(包括许多小于 10 厘米的不可追踪碎片),以每秒数千米的速度移动,都可能穿透国际空间站的防护罩并造成损坏。

令布里登斯坦和其他太空官员感到不安的部分原因在于,此次事件可能鼓励更多反卫星试验,并制造更多令人担忧的碎片场。“当一个国家这样做时,其他国家也会觉得它们必须这样做,”他说。尽管这些担忧是真实的,但它们也忽略了一个事实:像美国和俄罗斯这样的国家在冷战时期就已经为这些武器铺平了道路。美国最近一次拦截卫星是在 2008 年,而俄罗斯在过去四年中已经进行了五次新型反卫星导弹的试飞。特朗普政府宣布成立太空部队,这进一步加剧了对地球轨道军事化的担忧。一场军备竞赛正在迅速逼近。

而目前,实际上并没有什么方法可以修复轨道碎片——只有计划来提高我们发现它的能力。今年晚些时候,我们应该会看到“太空围栏”(Space Fence)投入使用,这是一个由空军支持的系统,应该能让美国追踪数十万块小于 10 厘米的轨道碎片。

但提高意识只是解决方案的一部分。我们需要能够限制破坏和碎片的方式来禁用卫星。塞德维克说,一种方法可能是喷漆覆盖航天器的太阳能电池板——这是一项更艰巨的任务,但至少可以停用航天器而不产生太空碎片。其他一些异想天开的想法包括一个巨大的太空垃圾收集器,这目前还不现实,但将来或许可行。无论如何,我们需要尽快找到解决方案,在我们把地球轨道变成一个失重的垃圾场之前

 

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