据不完全统计,现在围绕着地球运行的人造卫星的数量大约为2000多个,它们运行轨道一般在离地球几百公里到几万公里之间,而地球的直径是12756公里,我们可以粗略的想象它们是在一个直径为1万多公里的球面上运行。由于它们的体积相对于地球来说是极小的,因此我们可以将它们当成一个点来看,这2000多个点在一个直径这么大的球面上运行,从概率上来讲,就算是随机运动都很难发生碰撞,如果再算上高低轨道的分别,这个概率就会更低。
虽然发生“交通事故”的概率很低,但并不代表它不会发生,在2009年2月10日美国和俄罗斯的卫星就撞过一次(值得一提的是,这也是历史唯一的一次人造卫星相撞,以至于有阴谋论者认为这次碰撞是有意的,这里我们不去深究)。因此,世界上各国在进行空间活动的时候,都很看重这方面的风险。
我们先简单科普一下有关人造卫星的轨道知识,人造卫星的轨道可以按其与赤道的倾角的大小分为:赤道、极地以及倾斜轨道,其中赤道轨道的倾角为0度,其轨道平面与地球赤道重合;相对应的极地轨道的倾角为90度,倾斜轨道则介于这两者之间。卫星轨道有六个重要的技术参数,分别为:短轴、长轴、近地点幅角、轨道倾角、交点角、过近地点时刻,通过对这六个参数的调控,地面上的卫星控制系统就可以精准的调整人造卫星在轨道上的位置。这样世界各地的卫星地面控制中心就可以实时的传递相关数据,尽大可能的规避卫星相撞的风险。
事实上,世界各国进行发射卫星等空间活动的时候,并不是随意发射火箭,而是遵循着联合国的《外层空间宣言》、《外层空间条约》等国际法规的。在发射卫星或宇宙飞船之前,需要经过相关申报流程,经过大数据分析和严密的审核后,才可以得以实施。在运行轨道上的各种人造天体,通过世界各国的大数据的协调,就可以将“交通事故”的风险降到最低。
虽然可以通过人为的因素大大的降低太空交通事故的风险,但随着人类探索空间的活动数量不断增加,一个日益严峻的问题已经显现出来,这就是“太空垃圾”问题。所谓的太空垃圾就是人类在发射火箭的过程产生的碎片、丢弃的火箭末端、人造天体表面材料的老化脱落、以及报废的人造卫星等等。对于报废的卫星,国际上的通用手段是通过技术手段使它们偏离自己的轨道,坠入地球大气层,在坠向地面的过程,它们会因为与大气层中的空气摩擦产生的高温而大部分烧毁掉,少量的则会坠入人迹罕至的海洋。
而对于其它的太空垃圾就是非常令人头疼的问题了,因为它们早已不受控制,而且它们的尺寸通常来说非常小,根据统计,在地球外层空间,大于10厘米的太空垃圾有2万多个,1到10厘米太空垃圾有50多万个,而小于1厘米的太空垃圾则多达1亿个以上。这些弥散在绕地轨道上的太空垃圾以极高的速度运行,对人造天体以及宇航员的生命安全造成巨大的威胁,根据计算一个直径为10厘米的碎片就可以将一个人造卫星完全摧毁!
对于太空垃圾,目前只能通过对大的碎片进行编号并全程跟踪、加强人造天体表面强度、给卫星安装高强度的遮蔽罩等被动的方式来暂时解决。值得庆幸的是,现在世界各国都在积极开展清理太空垃圾的相关研究和工作,具有主动“打扫”功能的卫星已经在研制中了,相信在不久的将来,地球的外层空间将会被打扫得干干净净。