作者:黄明明 来源:科学时报 发布时间:2011-11-13 20:40:8
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研究无数据支撑好比上演科幻片
 
本报记者 黄明明
 
开辟新事业的难度往往来源于两方面:资料的缺乏(这是所有新学科面临的共同问题);经费的欠缺。
 
空间碎片的研究也不例外。从2000年开始,中科院空间中心研究员、中国空间碎片行动计划前首席科学家都亨在从事空间碎片研究的数十年时间里,只要在公开场合,只要有发言机会,他就会反复强调这个学科的重要性,争取最大的支持。
 
即便是在他退休在家的日子里也不例外,只是呼吁的方向有所转型——从对空间碎片这一学科的呼吁转为对空间碎片研究所需基础监测数据缺失的担忧。
 
现有研究缺乏有效数据支撑
 
“这是一个逐渐认识的过程。一开始的时候,大家都觉得太空是无限的,可以容纳很多垃圾,甚至设想把地面上不好处理的垃圾都扔到太空去。后来发现,真正可以利用的空间也是很有限的。几十年下来,空间垃圾已经对航天事业构成了很大的威胁。所以,从上世纪90年代初,人们才开始注意到太空垃圾的问题。”都亨表示。
 
“5年前,我们国家很少去谈及空间碎片这一话题,因为我们对空间的利用少、产生的碎片少,所以相应的义务也少,空间碎片似乎很遥远。而如今的中国,已经跨入空间大国的行列,空间碎片的重要性就不言而喻了。”都亨指出。
 
目前,在对空间碎片的预防上,主要是通过航天器。通过对可测的空间碎片的运行轨迹进行检测预警,如果预测到哪一个碎片可能与某个航天器会有交叉碰撞的危险,则可以通过调整航天器的轨道来避免。
 
如果可以详细且完整地知道每一个空间碎片的轨道数据,那么通过调整轨道躲避撞击就很容易。“经过多年的积累,我们在空间碎片的预报技术上是没有问题的,但难在目前我们还没有完整的数据来支撑。”都亨表示。
 
“空间碎片的研究不能只局限于理论上的,必须和实际的运行数据相结合。夸大一点说,没有可靠、真实、大量的数据支撑的空间碎片研究,好比是在上演科幻片。”谈及这个话题,都亨忧心忡忡。
 
中国在上世纪90年代初就组建了一支从事空间碎片研究的队伍,成功开发出长征四号乙火箭末级剩余推进剂排放系统,解决了火箭入轨后第三子级“钝化”问题,避免了因自身爆炸产生空间碎片情况的出现。
 
2000年以来,中国完成了部分基础设施的建设,使我国具备了参加国际空间碎片联测的能力,还自主研发出空间碎片撞击风险评估软件包等。这些措施,能够对空间碎片进行有效防护。
 
中国空间技术研究院副院长、空间碎片行动计划首席专家李明介绍,在相关研究基础上,中国建立了空间碎片监测网,形成了对空间碎片的常规预警机制。2007年10月,空间碎片监测网成功为嫦娥一号安全飞行提供了空间碎片碰撞预警服务,累计跟踪观测了1551个碎片。2008年3月,成功为神舟七号安全飞行提供了空间碎片碰撞预警服务,完成了相关碎片筛选、监测与轨道测定。
 
此外,中国对鑫诺二号卫星和寿命末期的风云二号B、风云二号A卫星进行了离轨处置,开创了中国地球静止轨道卫星任务后离轨处置操作的先河。
 
须加快建立空间碎片监测系统
 
目前,中国空间碎片撞击风险评估研究已处于国际先进水平,自主开发的空间碎片防护设计系统不仅具有风险评估的功能,而且在防护结构优化方面居于领先,并逐渐拓展至布局优化领域,已用于中国载人航天器防护结构设计。
 
目前按照国际空间条例,虽然我国空间碎片的研究数据可以通过国际空间协调委员会获取,但实际上现有的数据是处理以后的一般的数据,高精度数据还是有所保留。
 
NASA的官方网页介绍,美国的空间监视控制中心目前已在全球16个地点设有观测站,拥有12台可用于深空探测的光电望远镜、6台机械跟踪雷达和6台相控阵雷达,最小能跟踪到1厘米的空间物体。
 
而当前中国的观测只能在本土布点,无法满足大量空间碎片的日常观测资源。
 
国家天文台空间碎片研究和应用中心首席研究员刘静也表示,美国的空间碎片数据在国家层面上是共享的,他们所做的模型是基于现有的观测出数据,这些我们还不能做到。为此,国家天文台空间碎片研究和应用中心在一篇报告中提出,“为摆脱依赖国外轨道数据的窘境,还是应该抓紧建立自己的空间碎片监测系统。”
 
都亨表示,通过地面雷达的观测手段,要看到几千公里外太空中一个几厘米甚至几毫米大小的空间碎片,还要盯牢其运行轨迹,技术难度非常大。目前现有公开的空间碎片的轨道数据中,美国自己的航天器密集区数据是完全不公开的。
 
他呼吁,如果考虑到太空事业的长远发展,建立中国自己的碎片监测数据库是早晚要面对的问题。
 
“如果哪天美国人不告诉你了,我们怎么办?”都亨说,“在经费上,相对于航天事业来说,空间碎片监测系统的建立所需是不大的。但这件事情本身是大事、是重要的事。”
 
刘静透露,一个比较好的现象是,当前中国对空间碎片的研究已经更多地在和实际工程应用相结合。
 
《科学时报》 (2011-11-14 A3 深度)
 
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