中美火箭殘骸碰撞揭秘：美火箭當場一分為四（組圖）

這是一起令人關注的太空撞車事件，現場在南極上空885公里處。肇事的雙方一個是在太空中默默運行了31年的美國火箭廢棄物，一個是中國6年前發射的長征四號火箭殘骸，碰撞時間在今年1月17日。

美國國家航空航天局(NASA)的官方網站在3個月後用一種憂心忡忡的語氣公布了這次看似偶然的碰撞。

4月20日，記者從中國科學院空間環境預報中心獲得了此次碰撞的更多信息。他們提供的一份數據顯示，中美火箭殘骸碰撞瞬間的相對速度為每秒5.73公里，碰撞結果是：長征四號火箭殘骸的近地點軌道下降了14公里，美國的火箭廢棄物則被當場撞碎，一分為四。

這是迄今通過軌道計算確認的第三起大碰撞事件。中國科學院空間環境預報中心主任龔建村說，「在太空中發生碰撞的概率很小，但一旦撞上，就是毀滅性的。」

並不意外的撞擊

在龔建村負責的部門，有一個小組專門從事空間碎片的預警，這個小組同時也承擔了「空間碎片行動計畫」的課題，為中國載人航天工程及時發布空間碎片碰撞警報。

在獲悉中美火箭殘骸發生碰撞後，這個小組的組長劉靜博士立即核實了兩個目標的軌道，發現它們的交會點只相距0.08公里，確實是在碰撞範圍之內。

「空間碎片行動計畫」首席科學家都亨相信，NASA是在第一時間捕獲到了這次碰撞。他曾經在2月17日收到一份來自美國約翰遜空間中心空間碎片計畫辦公室的電子刊物－－－2005年第二期《空間碎片季刊》，裡面就披露了一些這次碰撞的信息。

參與肇事的中國火箭殘骸是一枚長征四號火箭第三級解體後產生的碎片，在NASA的空間碎片資料庫裡，它的編號是「26207」。

「26207」 原本是長征四號運載火箭上極小的一塊，面積只有0.06平方米。1999年10月14日長征四號把「風雲一號」氣象衛星送入太空，星箭分離後第三級被遺棄在自己的軌道上，但是它的燃料貯箱裡還剩有一些推進劑。2000年3月11日，這些推進劑意外混合發生爆炸，產生了316個碎片，其中之一便是 「26207」。

美方的火箭殘骸有1平方米大小，在NASA的編號為「07219」，它是1974年3月16日雷神火箭推進器(Thor　Burner　2A)的遺棄物，靠近末級的上面部位，當時這枚火箭是把一顆軍事衛星送入預定軌道。

兩個個頭並不算大的物體都具有超級速度－－－每秒7.9公里，在緩慢變化的軌道上繞地球高速運轉，直至今年1月17日相撞。

「這次碰撞是很重要的一個事件，但我們並不感到意外，」都亨說，「它不是第一次，也不會是最後一次。」

在他收到的2005年第二期《空間碎片季刊》裡，NASA還通報了一起事後通過軌道計算才發現的碰撞事件。1991年12月底，俄羅斯一顆已經失效的衛星 「宇宙1934」撞上了本國另一個航天器「宇宙926」釋放出來的一個大碎片，前者一分為二，後者一片零碎，以至無法跟蹤。

最嚴重的撞擊，也就是航天界第一個確認的撞擊發生在1996年7月24日，肇事者是一塊美國「阿麗亞娜」火箭的殘骸，它以每秒14公里的相對速度撞斷了法國一顆正在工作的電子偵察衛星的重力梯度穩定桿，後者立刻翻滾失效。

雪崩效應

令航天專家頭疼的是，每一次撞擊並不能讓碎片互相湮滅，而是產生更多碎片，而每一個新的碎片則又多了一個新的碰撞危險源。

「如果空間碎片多到一定程度，達到臨界密度，就會發生雪崩效應。」都亨說。

大約在30年前，航天專家就預言發生雪崩效應的那一天會很快到來，屆時新的航天器將無法進入1000公里以下的近地軌道空間。在都亨看來，儘管現狀要比原先的估計較為樂觀，「可能沒有那麼快，但是從長遠看，這個危險始終存在。」

NASA在通報上述三起碰撞事件的同時披露，現在每天都有近百個編目物體之間的最小距離都在1公里之內，屬於可能發生碰撞的危險物體。這些收編在NASA資料庫中的物體，都是直徑在10厘米以上的大碎片。

他們發出警告，如果以後飛船和火箭在任務結束後不從低軌道除去，那麼本世紀發生偶然碰撞的概率還會大大增加。

為對付這些空間物體，NASA的官方網頁介紹說，他們在1960年1月1日成立了空間監視控制中心，目前這個中心在全球16個地點設有觀測站，擁有12臺可用於深空探測的光電望遠鏡、6臺機械跟蹤雷達和6臺相控陣雷達，最小能跟蹤到1厘米的空間物體。

其實空間碎片的觀測只是這套空間監視網路的一個附帶功能，它的主要用途是導彈預警。事實上，所有的監測數據都是由美國空間司令部(USSC)首先處理，不保密部分才通過NASA在其網站上公開發布。

中國科學院空間環境預報中心的專家曾經在2000年應邀參觀過USSC設立在科羅拉多州夏延山的預警中心，看到「整座山體都被掏空了，設計可以防止核彈襲擊，鐵門就有幾十公分厚」。而給他們印象最深刻的，就是這套空間監視網路，「一年365天，一天24小時不間斷運行。」

由於地球引力場的不對稱和空間環境的擾動，所有的空間物體，包括在軌運行的航天器和已經失效的航天器、運載火箭解體後產生的碎塊以及航天員執行任務後拋棄的繩索等各種垃圾，都不會嚴格按照固定的軌道運行。都亨說，只要直徑在10厘米以上的，USSC把它們一併編號監控。

根據USSC在今年4月11日公布的數據，俄羅斯在這個資料庫裡佔有4062個「席位」，排名第一；緊接其後的美國，數目是3945個；中國以351個排名第三。被USSC登記在案的，總共有9494個監控目標。

這個數字比去年同期又增加了200多個。實際上，從1957年發射第一顆人造地球衛星以來，USSC的資料庫就差不多以每年200個的速度一直在擴容。

空間安全無國界

10厘米以下的空間碎片數量更為龐大，都亨估計，它們的總數量超過4000萬，總重量達到幾百萬公斤，「一個10克的小物體，如果撞上衛星，相當於在高速公路上兩輛小汽車以100公里的時速迎面相撞－－－衛星會在頃刻之間被打穿或被擊毀。」

甚至微米級的「塵埃」也不容忽視，它們不僅能造成航天器光學鏡頭的「磨砂」，還能改變航天器表面的輻射性能甚至更嚴重的故障。

一個經典的事例發生在1983年6月18日升空的美國「挑戰者」號太空梭上，當時它左側的一處舷窗被一塊只有2微米寬的含鈦油漆碎片撞到，當即在舷窗上留下了一個4毫米直徑的深坑。而航天員恰好注意到了這個坑，立即向地面指揮中心匯報了損傷。

幾乎每一次太空梭返回，地面工作人員都能發現它身上的「纍纍傷痕」。截至2001年，美國就因為空間碎片的撞擊而更換了80塊太空梭的舷窗，而替換一塊舷窗的費用需要5萬美元。

「如果載人的航天器被10厘米的碎片撞到，結果將是災難性的。」都亨說，「對於這樣大的碎片，惟一的辦法就是預警躲避，讓航天器臨時變軌。」

根據公開的資料，為了規避可能的碰撞，「和平號」空間站曾經兩次點火加速飛行；美國的太空梭也有6次變軌記錄。

中國也採取過規避策略。最初預定在1999年11月18日發射「神舟」一號飛船，為了躲避當日「獅子座」流星雨爆發的高峰，不得不推遲到11月20日發射。他們採納了中國科學院空間環境預報中心提交的報告，「推遲兩天發射，與流星體碰撞的概率將減小到峰值的1／1000。」

在「神舟」五號載人飛船預定的發射窗口內，預報中心再次發布了三個預警時段，分別為第4、8和32分鐘。其中在第8分鐘，一塊大碎片的最接近距離僅為18公里。龔建村回憶，實際上「神舟」五號選擇在發射窗口的第一分鐘就打了出去。

不過，軌航天器的實時預警在中國依然是一個難題。雖然在軟體方面有自己的積累，但是硬體「與美國相差太大」。

由於軌道測算模型存在一定的誤差，預測精度只能在一定的時間裏維持，因此必須通過實際觀測不斷更新資料庫裡每個監控目標的參數。據都亨介紹，中國目前用於空間碎片監測的硬體設備有限，還無法建立自己的資料庫。而原本作出共享姿態的NASA，最近突然關閉了它的資料庫。

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