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军方避而不谈,美媒点破:美卫星想躲避中俄火力,可能得用核动力

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据美国《防务一号》网站2022年1月14日报道,如果未来的美国卫星想要躲避来自俄罗斯或中国的火力,它们需要比现在的燃料推进器更好的移动方式,这就是五角大楼正在研究核动力推进系统的原因。

文章称,虽然美国太空部队和五角大楼研发办公室的领导人对将核动力航天器送入轨道的想法公开保持沉默,但米切尔航空航天研究所(Mitchell Institute for Aerospace studies)发布了一份新报告,认为应该更专注于这方面的研究。


【长征三号乙运载火箭搭载实验卫星】

文章指出,这不是一种新概念和想法。美国航空航天局和原子能委员会一直致力于核火箭飞行试验,直到越南战争耗尽了该项目的资金。1973年,该项目被取消,出于安全方面的考虑,该项目未能继续开展下去。

但是根据米切尔航空航天研究所的研究,与联氨常规液体卫星燃料相比,核推进系统有很大的优势。它的续航时间更长,效率几乎是原来的两倍,仅需要一半的质量就能产生同样的推力。报告指出,以发动机的形式,它可以“提供超过10万牛顿的推力,足以在0.3秒内将一辆普通汽车的速度从0加速到96.5千米/小时”。这对于帮助执行导航等功能的关键卫星至关重要,或从现有轨道移动到其他轨道以避免太空武器来说至关重要。


【美国发展核动力卫星用于卫星轨道机动】

然而,军方领导人一直不愿公开支持这些想法。2022年1月13日,美国国防部负责研究和工程事务的副部长徐若冰(Heidi Shyu)不愿对这一想法发表评论,只是说,美国国防部保护卫星功能的主要战略是通过扩散式部署来恢复卫星通信能。当被问及应用核动力进行机动时,她说:“我们正在考虑很多不同的事情,这不仅仅是一种技术或一种战略。”

文章称,至少一位美国国防高级研究计划局(DARPA)官员建议重新审视这一想法。美国国防部高级研究计划局战术技术办公室主任迈克尔·莱希(Micheal Leahy)1月14日在线上会议上对观众表示,前特朗普政府2020年的一项政策改变为核推进的新研究扫清了道路。DARPA战术技术办公室负责DARPA的“敏捷月球行动演示火箭”(DRACO)项目。2021年4月,DARPA授予通用原子公司一份反应堆和推进子系统初步设计合同,并授予洛克希德·马丁公司和蓝色起源公司一份航天器设计合同。


【一艘俄罗斯宇宙飞船飞往国际空间站】

延伸阅读:

2次接近致中国空间站避让 媒体:马斯克必须给出解释

近几天,中国空间站两次紧急规避星链卫星事件成为热搜话题,在网上迅速发酵。

事出本月3日,中国通过联合国和平利用外层空间委员会(COPUOS)向联合国秘书长提交了一份照会,指出星链1095卫星从5月中旬至6月下旬持续降轨至382公里高度后保持在此高度运行。这是一个非常接近中国空间站轨道的高度。7月1日发生第一次近距离接近事件。为保证安全,中国空间站于7月1日晚做了紧急规避。

10月21日,星链2305卫星再次接近。这次星链卫星处于策略不明的连续机动状态。中国空间站再次做了避险规避。

这两次事件发生后,中国官方并未正式宣布,官媒也没报道,向联合国发照会同样也没官方和官媒消息。是网民从联合国网站上发现了这个事情。这就是为什么照会发出差不多四周,大家才知道。

不过到目前为止,热闹的主要还是中文媒体,尤其是中文自媒体。国外社交网络和专业圈子有少量讨论,而欧美主流媒体几乎都视而不见。

美国天文学家乔纳森·迈克道威尔(Jonathan McDowell)长期关注航天发射和航天器运行状况,定期发布相关信息和他自己的分析。这次也不例外,他为我们提供了更为详细的信息。



乔纳森·迈克道威尔推特截图

首先,他认为这两颗星链属于故障退役卫星。按他的统计,大概有300颗,即占在轨总数16%的星链卫星已经离开了550公里的工作轨道。它们都会在SpaceX控制下主动降轨并再入大气层。鉴于中国空间站处于稳定轨道,乔纳森认为SpaceX有主动规避并事先通知中方的责任。

乔纳森还对这两次事件的轨道做了分析。他指出星链1095和中国空间站最接近的时刻是7月1日13:15(世界协调时,下同),而中国空间站避险变轨发生在9:50,提前不到三个半小时。我们有理由推测,这是一个突发事件,发现情况时可能已经很迟,采取的是非常紧急的措施。



图1:7月星链1095(蓝线)和中国空间站(CSS,红线)轨道变化历史(两根线分别代表近地点和远地点高度)。

10月21日,中国空间站于3:16变轨。近19个小时后,星链2305于22:00接近空间站。这说明,我们对星链已经有了警惕,预测比较超前,采取措施的时间也比较充分。

乔纳森还提供了两个航天器的轨道和相邻距离变化的详细图表。图表显示,星链1095和中国空间站在7月相遇时,星链在降轨。它在和中国空间站相遇之际可能做过一些机动。

而10月那次相遇中,星链2305在持续升轨,且没有做任何规避机动。而中国空间站的机动比7月那次更明显,其远地点增加、近地点减少,轨道变得更椭圆。



图2:10月星链2305(红线)和中国空间站(CSS,蓝线)轨道变化历史(两根线分别代表近地点和远地点高度)。



图3:10月事件中,星链2305和中国空间站距离变化历史。

两个航天器每绕地球一圈就有一次相遇机会。图3显示了十月事件的两次相遇,右侧那次相距不到4公里。这在太空中是一个非常近的距离。考虑到在这之前已经做过规避机动,如果不做规避,这个距离肯定更小,不能排除相撞的可能性!所以,这两个事件的严重性无论怎么高估都不为过。

由于航天器飞行速度极高,碰撞造成的后果是毁灭性的。而且,一次碰撞产生的数以万计的碎片会继续在轨道上高速运行,进一步提高轨道上的碰撞风险。这种连锁反应的结果是,轨道上没有东西能够幸免。电影《地心引力》已经展现了这个令人恐怖的场景。

太空碰撞毁掉一颗卫星只是经济损失。但对载人航天来说,代价可能是宇航员的生命。近年来,轨道碎片的数量还在不断增加,碰撞的风险越来越大。所以,太空垃圾的消减、太空碰撞的预警和规避、载人航天器的太空救生等已经成为非常重要的课题,甚至已经成为政治问题和国际合作的重要内容。

在国际空间站,碰撞规避已经是常规操作。截至2020年底,它在22年的历史中做过25次紧急规避。而近年来这种操作更为频繁,平均每年有两次。

国际空间站目前的标准是,只要发现大于10厘米的太空碎片可能进入国际空间站轨道上下1.25公里、前后25公里的长方形“鞋盒”空间内,或者碰撞概率大于万分之一,空间站就必须开启变轨规避,宇航员必须躲进站上对接的载人飞船内,万一出现意外时可以随时逃离、返回地球。

国际空间站要求在可能的碰撞前留出五个多小时,其中规避变轨准备约三个小时,等待变轨生效约两个小时。中国空间站也有类似的规避准则。

然而,这两次事件的主角并非太空碎片,也非失控航天器,而是尚能由地面控制的卫星。在以往的太空碰撞及“潜在”太空碰撞事件中,总有一方是不受控的太空垃圾或失控航天器。历来威胁国际空间站的太空垃圾质量都很有限,更没遭遇过可控航天器的威胁。而这次威胁到中国空间站的是处于可控状态、260公斤之重的完整卫星,其破坏力可想而知。

毫无疑问,这次事件是非同寻常的。10月事件中星链卫星的持续升轨则带来了更多的疑问。按理说,退役卫星离轨再入是不需要升轨的。



星链卫星,图片来源:SpaceX

SpaceX和马斯克必须做出解释,为什么在卫星可控情况下还会发生这样的事件?为什么降轨规划时候没有考虑到和空间站的碰撞?为什么出现风险不提前做规避机动?为什么离轨再入中会出现升轨操作?

截至发稿,SpaceX和马斯克仍然没有做任何回应。

笔者不禁联想到今年中国空间站天和核心舱发射后的情况,当时西方媒体大肆渲染长征五号末级再入地球的风险。事实上,和太空碰撞相比,长五末级再入的可控性更强,风险和长期后果则更低。它的最终再入也如预测的那样,没有对地面造成任何损害。



中国空间站

但这次星链事件,西方主流媒体几乎集体失声(除了《镜报》这样的左翼小报),再次显示了他们所谓的新闻自由和客观报道的虚伪性。他们对中国的选择性和双标报道充满了傲慢和偏见。

当然,现在对事件的真正原因下结论还为时过早。但即便作最善意的假设,事件也可以引出更多的讨论和思考。类似星链这样的巨型星座会带来什么影响?数万颗卫星围绕地球,数百颗卫星在持续降轨,一定还会有失控卫星,太空碰撞的风险绝对不可低估。它对不断增加的太空人口来说可能是致命的。

目前,星链卫星已经占据了近地轨道近距离遭遇事件的一半。当12000颗星链卫星入轨后,这一比例预计将增加到90%。

在SpaceX和马斯克光环的带动下,很多公司计划或者已经走上了巨型星座的道路。这种任性的巨型星座和我们星辰大海的理想会不会背道而驰?这是人类正确的方向吗?地面交通需要交通管理部门、法规和警察的约束和监督,太空难道就不需要吗?

不过,太空没有边界。太空和航天器的管理无法依靠一国来完成。我们需要国际合作、需要基于一致认可的规则的行动。但很遗憾,目前的国际形势为合作投下了阴影。我们看到太空中出现了越来越多的冲突迹象而不是合作。也许,只有深刻的教训才能使局面有所改观。也许,我们只能等待,等待我们的下一代来解决这个难题。

至于马斯克,如果他要继续走下去,继续在太空拓展,最终实现他的火星梦想,他就必须在这一事件上表现出责任感和客观性,他也必须为巨型星座的问题找到实质性的解决办法。

让我们拭目以待吧。

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