作者:宗华 来源:中国科学报 发布时间:2015/1/22 8:34:02
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“太空篱笆”越扎越密
美国空军将加大力度监控太空垃圾

 已知空间残骸的比例模型图 图片来源:欧洲空间局

有时候你宁愿不知道这个坏消息。据估计,有50万片包括废旧卫星、火箭部件和碰撞残骸在内的太空垃圾聚集在地球附近的轨道上,其中大部分具有潜在的致命性。美国宇航局(NASA)官员表示,任何直径大于1厘米的东西都会对国际空间站(ISS)造成威胁。不过,现有的追踪系统通常只能观察到10厘米或更大的物体。美国政府目前监控的太空垃圾只有2.3万片,不足5%。

不过,随着新的美国空军雷达系统的加入,现状将得到改变。该系统定于本月在马绍尔群岛的夸贾林环礁启动研制。驻扎在马萨诸塞州汉斯科姆空军基地的“太空篱笆”项目负责人Dana Whalley介绍说,当它在2019年上线时,“太空篱笆”有望发现和追踪另外15万片人造垃圾,其中一些垃圾碎片甚至和高尔夫球一样小。除了能让美国空军更好地保护国防部卫星免于撞击,新系统还将提高军队观察和追踪外国卫星活动的能力,尤其是在繁忙的亚太地区。

不过,虽然传送给非军事航天器运营商的大量信息会带来更多安心,但也会导致一些诸如哪些威胁可以被忽略等痛苦的选择。“这有点像双刃剑。”来自NASA的国际空间站轨道操作官William Lark Howorth表示,整个航空航天界真的需要开始思考如何处理将要接收的全部新数据。

通过和洛克希德马丁公司签订9.147亿美元的合同,新的雷达将替代位于美国本土且在2013年退役的原有“太空篱笆”雷达。这两套系统“就像拿苹果和汽车作比较。”Whalley认为,两者的性能水平差了若干个数量级。

“太空篱笆”因其将要创造的波束图型而得名。不过,Whalley介绍说,它不会将波束聚焦在某一个感兴趣的特定物体上,相反会“创造很多小的光束”,从而四散开来形成一个拦截位于近地轨道和海拔3000公里高度以内物体的尖桩篱栅。“太空篱笆”还会发射能在较高轨道追踪物体的笔形波束,或者发射能追踪在地平线上飞得较低的物体的“迷你电风扇”。相较于此前的“太空篱笆”,这些波束可以更加精确地追踪碎片。同时,它们能探测更小的物体并显示轨道碎片的高度。

这些改进将产生一股史无前例的关于空间危害的数据流。美国国会所属政府问责局在2013年发布的一份报告预测,现有的空军计算机系统将无法继续开展工作。对联合太空行动中心(JSpOC)的软硬件开展的大规模升级目前正在进行中,部分是为了适应“太空篱笆”项目。

很多民用卫星运营商发现,即将从“太空篱笆”传来的数据洪流的确像其表现出的那样令人生畏。他们表示,大多数撞击预警最终被证实是低风险或者错误的警报。历史上,ISS一年只会执行一两次规避动作,即使每个月会接收来自JSpOC的12~15次警报。Howorth 介绍说,“太空篱笆”将使预警次数增加10倍。其所在的办公室可能会被迫大幅增加用于数据分析的时间和资源,或者只是简单地忽略一些预警并且尽量往好处想。

不过,Whalley并未把这些担忧放在心上。随着“太空篱笆”传回更加精确的追踪数据,“我们将极大地减少错误预警的次数。”Whalley认为,卫星所有者会很快意识到这一点。

其实,这项浩大的工程已经落后于预定计划很多年。不断膨胀的成本导致美国军队不得不将之前更加雄心勃勃的计划“瘦身”。尽管最初的“太空篱笆”设计提出将夸贾林环礁打造成战略性部署在全球各地的3道雷达防线之一,但目前空军正计划只尝试设立第二道防线,并将其建在澳大利亚西部。该防线位置能让空军在物体运行轨道上开展更长时间的追踪,从而产生更加精确的预测。它还会获取大量在南半球外无法被观察到的物体。尽管如此,根据政府问责局2013年发布的报告,全部花费将接近21亿美元。

位于华盛顿的安全世界基金会技术顾问Brian Weeden表示,“太空篱笆”产生的最大影响之一或许是太空政策方面的。他认为,“太空篱笆”和其他技术上的进步正在吸引人们关注一系列更宽泛的问题,比如怎样处理轨道垃圾,谁来决定何时、何地、以何种方式控制卫星使其避免相互碰撞。尽管跟踪太空“交通”的角色在很大程度上由美国军队推进,但随着太空变得日益商业化和国际化,这些或许会发生变化。“于是,一系列有趣的问题出现了,比如政府做这些有何意义、私营部门做这些又是为了什么。”Weeden表示,以后将不再只是军队在利用太空,人们都会这么做。(宗华)

《中国科学报》 (2015-01-22 第3版 国际)
 
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