
一艘大型空间探测器于周三早些时候坠入地球大气层,比预期时间早了好几年。尽管大多数航天器在再入过程中预计会因剧烈燃烧而解体,但据NASA称,部分组件可能得以幸存。
航天局在一份新闻稿中表示,碎片对人员造成伤害的概率约为1 in 4200。
根据NASA的说法,这种情况发生的概率很低,且比过去几年太空碎片事件的概率要更乐观。
“我们曾遇到过再入地球的物体,其概率仅为千分之一,结果却没有任何事情发生;如果出现几起概率为四千分之一或五千分之一的情况,对人类来说也并非是灾难性的日子,”空间追踪公司LeoLabs的技术高级专家达伦·麦克尼特博士表示。
但这一风险明显高于其他一些重大事件,包括2018年中国空间站再入事件,那次事件曾让世界部分地区感到担忧。在这种情况下,太空碎片击中人类的概率被估算为小于一万亿分之一,最终也没有任何人受到伤害。
刚刚再入地球大气层的重达1323磅(600千克)的航天器是已停用的范艾伦探测器A,该探测器于2012年与一个同型号航天器一同由美国国家航空航天局发射,旨在研究范艾伦辐射带——即地球磁场中两个高能粒子带,这些粒子带位于距地表约400至93300英里(640至58000公里)的高度。
探测器于周三美国东部时间早上6点37分,坠入地球大气层,地点位于墨西哥以南、厄瓜多尔以西的赤道太平洋上空,根据天体物理学家乔纳森·麦唐纳引用的美国太空军数据和NASA信息。
当时尚不清楚航天器是否在再入过程中有任何部分幸存。最初没有报告目击者遇到或受伤的情况。
辐射带“能保护地球免受宇宙射线、太阳风暴以及持续喷涌的太阳风的侵害,这些因素对人类有害,也可能损害技术设备,因此了解它们非常重要”,美国国家航空航天局(NASA)在周二发表的声明中表示。范艾伦探测器的任务“在其运行期间取得了多项关于辐射带运作机制的重大发现,包括首次观测到一种短暂存在的第三辐射带,这种辐射带可能在强烈的太阳活动期间形成”。
范艾伦探测器A与它的姊妹探测器B研究了辐射带,时间比预期要长得多,直到2019年因燃料耗尽而结束任务。
从一开始,NASA就计划让这些研究辐射的航天器在坠入地球时在大气层中燃烧销毁。人们普遍认为,这种剧烈的物理过程会使探测器在落地前化为微不足道的碎片。
任务规划人员为探测器制定了结束任务后的返航方案,包括执行若干操作,以排出燃料残余并确认飞行器已处于大气阻力可缓慢将其脱离轨道的位置。处理报废航天器能确保它们不会长期无控制地漂浮在地球轨道上,以免与运行中的卫星或国际空间站等设施发生碰撞风险。
最初,NASA预测航天器将在2034年返回地球。
然而,这些计算是在当前太阳活动周期之前完成的,而该周期的活跃程度远超预期。2024年,科学家确认太阳已达到太阳极大期,引发了一系列强烈的太空天气事件。在这种条件下,航天器所受的大气阻力超过最初估算,导致其再入时间比预期更早,NASA在周二发表声明称。
范艾伦探测器B也正按计划在2030年前被拖出轨道。
该航天机构的政策规定,由美国发射的航天器必须在任务结束后的25年内再入大气层或被安全处置。安全处置可以包括将航天器引导进入大气层,或者将其置于“墓地轨道”,即专门用于废弃航天器长期滞留于轨道的空间区域。
麦克尼特指出,墓地轨道也存在自身问题,将航天器留在该轨道上并不能完全消除在轨碰撞的风险,而一旦发生碰撞,碎片可能会散播到其他正在运行的卫星作业区域。
以范阿尔登探测器为例,进入废弃轨道也会消耗本可用于开展更多科学探测的宝贵燃料。
近年来,来自NASA内部和外部的呼声不断,警告太空碎片带来的风险正在日益增长。
“这个问题的重要性已经得到了更多关注,”美国联邦资助研究机构太空企业集团(The Aerospace Corporation)的太空碎片专家马龙·索尔格表示。“自2012年范艾伦探测器发射以来,在这段时间里,人们越来越意识到有必要采取措施,防止那些残存到地面的物体。”
索尔格表示,如果今天发射,NASA或许会以不同方式设计这次任务——也许会像许多现代卫星运营商那样,确保飞行器没有任何部件能顺利穿越再入大气层。
随着太空飞行成本在过去几十年中大幅降低,太空碎片问题的范围和规模也不断扩大。
近期引发头条关注的事件包括,2024年一件从国际空间站坠落的垃圾意外成功再入大气层,并穿透了佛罗里达州一家民居的屋顶。来自私人火箭公司(如SpaceX和蓝色起源)的设备部件也陆续在世界各地的海滩和私人土地上被发现。
麦金托什指出,这种情况其实相当常见。
“我们每周会收到一个物体——一枚坠毁的火箭残骸,或者另一个未被广泛关注的有效载荷。因此,大约每周会有一定质量的物体落到地面,”麦克尼特说。
