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国际空间站将如何结束其在轨道上的生命

2023-05-04 22:51:59

与足球场一样大,比 200 头大象还重,使国际空间站脱离轨道是一项巨大的挑战。但是空间站还有另一个未来吗?


八年内漂流到错误的太平洋海域,你可能会大吃一惊。重达 400 吨的金属将划破天空,重新进入大气层后将被点燃。这场肆虐的地狱将坠入海洋,跨越可能长达数千公里的区域,标志着人类最伟大的项目之一——国际空间站的结束。


国际空间站自 1998 年开始建造以来一直绕地球运行。自 2000 年 11 月第一批宇航员抵达以来,它接待了来自 20 个国家的 250 多名游客。


但它的大部分硬件已有数十年历史,最终可能会导致空间站在轨道上变得危险甚至无法控制。 


为了防止这样的太空灾难再次发生,空间站将在 2031 年脱离轨道,使其穿过大气层安全降落在太平洋。这将是历史上最大的重返大气层,3 月,执行任务可能需要的“太空拖船”——一种可以将空间站推回大气层的航天器。


弄清楚如何使空间站脱离轨道是一项艰巨的任务。许多大型物体在地球大气层中燃烧殆尽,最著名的是 2001 年和平号空间站 和 1979 年天空实验室空间站。


然而,国际空间站代表了一个全新的问题,它的大小是和平号空间站的三倍多。这是一项重大挑战,一个 400 吨重的物体从天上掉下来可不是什么好事。


如今的空间站非常庞大,拥有 16 个模块、安装在金属桁架上的巨大太阳能电池板以及用于散热的散热器。它长 109 米,相当于一个足球场的大小,是太空中最大的人类结构。它就像金字塔,今天有七名轮换的工作人员居住在该站。


国际空间站的寿命已多次延长,但人们普遍认为将其延长到 2030 年以后是有风险的。根据航空航天局的说法,其他替代方案,例如将其提升到更高的轨道,是不可想象的,因为它们需要 数十个助推航天器 才能将空间站推到安全高度。在去年的一份报告中概述的计划  是将整个空间站推回大气层。


活动将于 2026 年开始,届时国际空间站的轨道将在大气阻力下自然衰减,到 2030 年中期从 400 公里下降到约 320 公里。在这一点上,最后一批工作人员将被派往空间站,可能会确保所有尚未拆除的剩余设备或具有历史意义的物品都已完成,同时也减轻了空间站的重量。


一旦最后一名机组人员离开,空间站的高度将进一步下降至 280 公里,被认为是不归路——空间站无法再被提升到地球大气层增厚造成的阻力之上——这一过程将需要几个月。在这里航天器被指定为该站最后一次返回地球大气层。


无论使用何种航天器,在最后一次推动之后,空间站都将到达 120 公里的高度,在那里它将以大约 29,000 公里/小时的速度撞击地球较厚的大气层,开始正式重返大气层。首先,太阳能电池板将从结构上撕下。逆风会很大。预计这可能会发生在大约 100 公里的高度,并且在它们全部被撕掉之前只需要几分钟。然后在地球表面上方约 80 公里处,模块本身开始相互撕裂,然后它们被数千度的再入温度点燃,导致它们熔化和分解。一些当残骸划过天空时,将听到音爆。


和平号脱轨吸引了来自世界各地的观众。然而,国际空间站的重量几乎是 140 公吨的和平号空间站的三倍,它的重返大气层可能会更加壮观。现在你有 400 吨燃烧的大块以轨道速度飞过高层大气。


然而,假设一切按计划进行,这些燃烧的碎片应该不会对人类生命构成威胁。


取而代之的是,任何在重返大气层后幸存下来的飞船都将落在尼莫角,这是一片太平洋,通常被用作航天器墓地。该区域被认为距离人类居住地足够远,可以安全地倾倒太空设备。由于洋流的变化,它也相对缺乏营养,因此支持的海洋生物很少。


即便如此,国际空间站的碎片路径将是巨大的,不同于以往所见,宽达数公里,长度可能长达 6,000 公里。


因此,在重返大气层期间,需要限制进入太平洋的这一部分,以避免造成任何人员伤亡。他们将如何管理飞机和航运还有待观察。然而,对于任何亲眼目睹的人来说,国际空间站的死亡很可能是一场奇观。如果我是航空航天局,我会驾驶相机和传感器并详细描述解体过程,肯定有科学要做。从太阳能电池板最初破裂到溅落的整个重返过程仅需 40 分钟。


虽然这是一场令人印象深刻的表演,但仍有一些人担心国际空间站的脱轨是一种材料浪费。国际空间站不仅包含许多有价值的设备,还包含有用的资源,例如桁架中的金属和太阳能电池板,这些资源已被花费巨资送入太空。这是沉没成本,让我们重用我们能做到的。


2022 年底提出了一个想法,就是要做到这一点。这可能包括熔化空间站桁架中的一些金属,以重新用于在太空中建造新的结构或车辆,或者甚至拆下整个模块并将它们重新用于其他空间站。我们绝对认为这里有机会。我们想在太空中建造一个打捞场。


欢迎提出新的和创新的想法,希望我们有机会考虑所有这些选择。


目前,计划仍然是将整个国际空间站扔进太平洋,这是人类数十年来在太空中展示创造力和合作的戏剧性终结。如果您碰巧发现自己在 2031 年漂流过一片看似无人居住的太平洋,请当心。你可能只是在太空中观察到一股熔化的热碎片如雨点般落在地球上。




源:BBC


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