2019年9月,我国在酒泉成功发射了云海一号02星,它被火箭准确送入预定的太阳同步轨道(SSO),距离地面大约780公里,倾角大约98度。期间,这颗人造卫星运行一切正常。
然而,到了今年3月,美国太空部队的第18空间控制中队(18 SPCS)宣称,中国的云海一号02星在太空中突然发生裂解,产生了21块碎片,原因不明。而在此8天前,18 SPCS已经监测到自家的一颗卫星NOAA-17炸成16块碎片,而这颗卫星也运行在太阳同步轨道上,原因也是不明。
那么,中美两颗卫星接连破碎的原因是什么?考虑到两颗卫星都是运行在太阳同步轨道上,两者之间会不会有什么联系呢?
NOAA-17早在2002年发射升空,它运行高度约为810公里的轨道上。在2013年,这颗卫星报废。在报废前,NOAA-17对电池进行放电,并对推进剂箱进行排空,以防这颗卫星在太空中不会爆炸产生太空垃圾。
但在8年后,NOAA-17还是发生了解体。美国太空部队推测,NOAA-17可能是自行解体,就像NOAA-16那样,没有迹象表明发生了太空碰撞。然而,中国的云海一号02星破碎就比较异常了,它才运行了一年半,远未达到报废的程度。
此前,一种猜测是云海一号02星的推进系统可能发生爆炸。或者也有人猜测,NOAA-17爆炸产生的碎片撞上了云海一号02星,导致后者破损,因为这两颗卫星有着类似的轨道。甚至还有一种猜测,这是美军太空部队刻意而为之。
现在,来自哈佛-史密松森天体物理中心的天体物理学家、卫星跟踪者乔纳森·麦克道尔(Jonathan McDowell)通过一系列调查得出结论,云海一号02星的破裂应该是太空撞击导致的,但撞击物不是NOAA-17碎片,而是一块俄罗斯火箭碎片,编号为48078。
48078碎片来自于俄罗斯在1996年发射的天顶-2运载火箭,它当时被用于发射特塞利纳-2卫星,这是一颗无线电监视卫星,其残骸目前运行在841×860公里、70.8°的轨道上。天顶-2运载火箭产生的8块碎片一直被追踪,所以有它们的轨道数据。
麦克道尔发现,在云海一号02星破碎的当天,这颗卫星与48078碎片之间相隔的距离不到1公里,这在跟踪系统的误差范围内。因此,云海一号02星很可能是被48078碎片撞破的。
虽然48078碎片的尺寸很小,只有10到50厘米,但它的飞行速度非常快,每秒可达7.5公里。另一方面,云海一号02星也在轨道上高速飞行。两者发生碰撞,对卫星造成了不小的破坏。
但幸运的是,云海一号02星并没有因此报废。在撞击事件发生半个月后,俄罗斯的业余无线电爱好者在1704 MHz波段,接收到了云海一号02星的下行加密数据,当时这颗卫星可能正在进行轨道控制。
麦克道尔表示,这是自2009年以来,第二次确认的重大太空碰撞事件。俄罗斯在1993年发射了Kosmos-2251卫星,它在两年后报废,此后一直在轨道上飞行。到了2009年,它与在轨正常运行的美国铱星33号通信卫星发生猛烈碰撞。根据观测数据,那场大碰撞产生了超过1800块太空垃圾。
据估计,目前太空中有7000多颗卫星,其中将近一半已经报废。而太空垃圾的数量则非常多,尺寸超过1厘米的太空碎片估计有100万块,而尺寸不到1厘米的太空碎片更是多达数亿块。
随着人类的太空发射越来越频繁,太空中也产生了越来越多的垃圾,它们不受控制,将会对正常运行的航天器造成危险。太空碰撞的概率与轨道上物体数量的平方成正比,所以随着卫星变得越来越多,太空碰撞发生的概率将会大幅升高。
虽然目前的太空垃圾问题还没有到不得不解决的严重程度,但云海一号02星的碰撞事件给我们敲响了警钟。别看太空垃圾很小,它们的速度可达每秒数公里,撞上任何航天器都能造成不小的破坏。