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发信人: yufei (随风飘荡), 信区: AerospaceScience
标  题: 空间碎片研究的新进展
发信站: 紫丁香 (Wed Sep  1 20:46:09 1999), 转信

  空间碎片研究的新进展
   安嘉欣

        (北京空间科技信息研究所)

    1996年7月，法国CERISE卫星被“阿里安”火箭的一块碎片撞中了重
力梯度杆，其上半部分被截断，严重影响了姿控系统，这是地面监测网
登录的两个目标首次相撞。1996年11月中俄罗斯火星-96探测器由于故障，
在发射后第三天坠落在南太平洋，这块6.7t重的大“碎片”因带有钚-238
核电池，在坠落过程中曾引起澳大利亚的恐慌。这些事件进一步加深了
人们对空间碎片问题的关注。空间碎片的研究以及碎片减少和防护技术，
是空间活动和航天器设计中必须考虑的重要问题。

    目前美国空间指挥部一直跟踪着约8 000件空间碎片，主要是在低轨
道上有效截面直径大于10cm(相对于地球同步轨道上约1m)的目标，下面
是1995年11月1日发布的空间碎片目标的分类和分布情况(见表1)。

     表1  空间碎片分类与分布            单位：件

碎片分类     航天器     火箭     破碎的碎片     合计
低轨道       1 292       712       3 743       5 747
中轨道        107        24        3           134
地球同步轨道  465        133       3           601
转移轨道      75         276       147         498
其他          359        361       229         949
合计         2 298      1 506     4 125        7 929

    对于小于10cm的空间碎片目标，一般用航天器现场统计测量以及陆
基的抽样观测数据进行统计估算，下面给出了1mm以上碎片的估算数据
(见表2)。

表2  空间碎片数量的估算

尺寸/cm     目标数量/件     占总数百分比/(%)     质量/t

＞10         8 000              0.02            1998.6
1～10        110 000             0.31              0.7
0.1～1      35 000 000          99.67              0.7
合计        35 118 000            100             2 000

    空间碎片的存在毫无疑问会对空间活动构成威胁，据统计，高度
在2 000 km以下的碎片的平均相对速度约10 km/s，在这样的速度下即
使直径1 cm的小铝片也可能产生相当于时速95 km、180 kg重物的撞击
力。对于尺寸在01 mm以下的微粒碎片，主要影响是对航天器表面的
侵蚀性；大于1 mm的碎片会对航天器造成结构性损害，其中大于1 cm
的碎片有毁灭性的破坏力，因而要考虑为航天器加防护层，并采取一些
措施躲避大的碎片。1995年12月俄罗斯成功地监测和预报了美国KH11
侦察卫星接近和平号空间站的情况，当时两个目标相距最近时约3.1km，
相对速度14.7km/s。

    空间碎片对空间活动的威胁与影响受到了各国的重视，联合国也要
求各国有关机构重视这方面的研究与宣传，对产生空间碎片负有责任的
国家则应努力减少轨道碎片。８０年代以来一些主要空间国家政府与科
研机构努力开展空间碎片问题的研究，并取得一些进展。有关的国际合
作活动也在开始扩大。1994年2月联合国和平利用外层空间委员会
(UNCOPUOS)的科技分委会(STSC)将空间碎片问题首次列为正式议题进行
讨论，确定了在进行有关法律活动之前，先进行充分的技术研讨。1995
年2月STSC通过了一项三年的碎片研究计划：第一年集中进行碎片的探测，
第二年集中于建立模型，第三年集中于减少碎片的措施。国际空间碎片
协调委员会(IADC)今后主要推动如下工作：①通过国际合作进行全面的
同步轨道碎片观察；②详细调研800～1 000 km空间碎片情况；③协
调欧、美、俄等国的雷达探测活动；④创建联合碎片数据库；⑤创建标
准化的防护数据库；⑥确定数据交流、协调与分享的计划。联合国外空
委的三年计划和IADC的活动安排代表了未来空间碎片研究的发展方向和
工作重点。

    对于中国来说，积极开发空间碎片研究工作并参与国际交流是非常
有益的。从长期战略发展考虑，这方面的研究活动有助于保障我们空间
系统的生存能力和工作能力。首先载人航天的安全问题是我们关心的重
要问题，通过国际交流，可以更快更多地了解空间碎片的状况，以及碎
片防护技术和减少技术的新进展，有助于完善载人航天器的安全措施。
其次改善空间环境有利于所有国家，这方面的合作更少障碍，并将永远
持续下去。我们可以利用国际交流的机会表明我们的立场，保护我们自
身的利益。美俄两国虽然是制造碎片的大国，但都表现出了强烈的自我
保护意识，例如美国最近明确表示：探测和减少空间碎片的国际合作需
要一致的行动，单方面采取减少碎片的措施会减弱美国卫星和运载器的
竞争力；而俄罗斯则强调：在有关碎片研究的国际合作中要解决国家安
全问题和资金问题。中国也需要在争取合作，共同维护环境的同时，注
意保护自己的利益，尤其是对可能涉及的法律问题(如碎片造成的损害
与赔偿、减少碎片的国际公约等)。

    另外应该特别警惕空间的军事活动，由于航天器的军事作用不断提
高，各种空间军事技术迅速发展。可以想像任何针对空间系统的军事行
动都可能造成大量碎片，特别是反卫星武器，这类武器常常是用空间拦
截器机动到目标附近，然后引爆，利用爆炸产生的碎片击毁目标。对此，
我们应予以充分重视。

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    会挽雕弓如满月，
    西北望，射天狼。
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