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重返地球——大型空間物體再入大氣層如何處置?

時間:2018年01月22日 信息來源:中國載人航天官方微信 點擊:8191 字體:

大型空間物體結(jié)構(gòu)堅固,失效后軌道逐步降低,最后重返大氣層。由于質(zhì)量和體積較大,大型空間物體在大氣層中不能完全燃燒,最后會有部分殘骸隕落到地表,并有可能對隕落區(qū)域居民的生命和財產(chǎn)安全造成損害,同時有可能對隕落區(qū)域的自然環(huán)境造成污染。

關(guān)于這一點,國際法作了相應(yīng)規(guī)定。《外空條約》要求各國對其空間活動承擔(dān)國家責(zé)任,規(guī)定:“各締約國對其(不論是政府部門,還是非政府的團(tuán)體組織)在外層空間(包括月球和其他天體)所從事的活動,要承擔(dān)國際責(zé)任?!薄敦?zé)任公約》又進(jìn)一步規(guī)定了空間物體隕落損害責(zé)任,強(qiáng)調(diào):“發(fā)射國對其外空物體在地球表面及對飛行中之航空器所造成之損害,應(yīng)負(fù)給付賠償之絕對責(zé)任”。

但限于技術(shù)原因,各國在早期并未采取措施積極應(yīng)對大型空間物體再入大氣層。

早期空間物體隕落事件

1.前蘇聯(lián)核動力衛(wèi)星“宇宙954號”隕落事件

1978年1月24日,前蘇聯(lián)核動力衛(wèi)星“宇宙954號”殘片墜落在加拿大西北部。在美國支持下,加拿大搜集了該衛(wèi)星共65公斤殘片。1979年1月23日,加拿大對蘇聯(lián)衛(wèi)星進(jìn)入其領(lǐng)空和衛(wèi)星的有害放射線殘片散落在其領(lǐng)土上所引起的損害提出賠償要求。

加拿大認(rèn)為蘇聯(lián)對該衛(wèi)星造成的損害負(fù)有絕對責(zé)任。蘇聯(lián)在該衛(wèi)星可能進(jìn)入和立即進(jìn)入加拿大地區(qū)大氣層時沒有及時通知,也沒有對其提出的有關(guān)該衛(wèi)星的問題做出及時、全面的答復(fù)。衛(wèi)星殘片具有放射性,殘片使其部分領(lǐng)土不適宜使用;此外,衛(wèi)星進(jìn)入加拿大領(lǐng)空和危險放射線殘片散布在其領(lǐng)土上還侵犯了其主權(quán)。因此,蘇聯(lián)應(yīng)賠償加拿大600萬加元。

蘇聯(lián)明確拒絕承擔(dān)賠償責(zé)任。蘇聯(lián)認(rèn)為,由于設(shè)計了衛(wèi)星上的核反應(yīng)堆在重返大氣層時完全燒毀,因此其殘片不應(yīng)該具有嚴(yán)重危險。在受影響的地方,引起當(dāng)?shù)匚廴镜目赡苄院苄?。衛(wèi)星墜落并未造成加拿大人員傷亡,也未造成實際財產(chǎn)損失,因此沒有發(fā)生《責(zé)任公約》范圍內(nèi)的“損害”。蘇聯(lián)最后同意“善意性”支付300萬加元了結(jié)此案,但仍然拒絕負(fù)有賠償責(zé)任。

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 前蘇聯(lián)核動力衛(wèi)星宇宙954號隕落加拿大西北部

2.美國天空實驗室隕落事件

1979年7月11日,美國天空實驗室隕落在了澳大利亞帕斯東南的陸地上。因為體積和質(zhì)量太大,天空實驗室墜入大氣層沒有完全燒毀。

美國對天空實驗室隕落的預(yù)測存在較大誤差,天空實驗室未能按照預(yù)計墜落在南非開普敦以南的大海中,而是掉到澳大利亞西部艾斯波蘭斯郡。當(dāng)?shù)匾浴皝y丟太空垃圾”為由,向美國國家航空航天局(NASA)提出400美元罰款,但美國國家航空航天局從未支付這筆賠償。2008年,一名美國公民募集了400美元,并把支票寄給艾斯波蘭斯郡。

機(jī)構(gòu)間空間碎片協(xié)調(diào)委員會(IADC)成立后各國應(yīng)對措施

1993年,美國、俄羅斯和日本發(fā)起成立了機(jī)構(gòu)間空間碎片協(xié)調(diào)委員會,旨在協(xié)調(diào)各航天國家統(tǒng)一行動,共同解決空間碎片問題。該機(jī)構(gòu)成立后,各國對于空間碎片相關(guān)的問題日益關(guān)注,采取信息通報、聯(lián)合觀測和主動處置三種措施處置空間物體隕落。

1.信息通報

 “信息通報”指:各國通過主動向國際社會通報即將隕落空間物體的軌道信息,預(yù)測其可能隕落的位置,說明隕落空間物體的基本情況。

最為著名的案例是意大利Beppo SAX衛(wèi)星隕落事件。Beppo SAX 是由意大利和荷蘭合作研制的X射線天文學(xué)人造衛(wèi)星,1996年發(fā)射升空。原計劃運(yùn)行兩年,但實際上一直運(yùn)行到2002年4月30日。此后衛(wèi)星軌道跌落,分系統(tǒng)失靈,于2003年脫離軌道,墜入太平洋。意大利航天局稱,X射線天文學(xué)人造衛(wèi)星因其特殊的不銹鋼鈦結(jié)構(gòu),將有質(zhì)量占比47%的殘骸隕落,預(yù)計隕落殘片數(shù)量為42片,最大質(zhì)量為120千克,隕落區(qū)域為南北緯4.4度之間的整個赤道區(qū)域,意大利航天局向赤道附近30個國家分別發(fā)出了預(yù)警通知。自2002年12月起,意大利航天局每兩周發(fā)布動態(tài)信息;2003年4月,意大利航天局分別在4月3日、4月10日、4月17日、4月22日、4月24日、4月26日、4月27日發(fā)布一次信息;臨近隕落時,意大利航天局更為頻繁地發(fā)布通報,分別于世界標(biāo)準(zhǔn)時4月28日10:00,15:00,23:00發(fā)布三次信息,于4月29日6:00,10:00,13:00,19:00,21:00發(fā)布了五次信息,于4月30日0:00,3:00發(fā)布了兩次信息,并于11:30發(fā)布Beppo SAX隕落最終報告。

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意大利X射線天文學(xué)人造衛(wèi)星

此外,美國高層大氣研究衛(wèi)星(UARS)隕落也采取了信息通報措施。在隕落前數(shù)周,美國國家航空航天局每周通報信息。衛(wèi)星隕落前4日起,美國國家航空航天局開始按照再入前4天、3天、2天、1天、12小時、6小時、2小時更新通報。 

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美國高層大氣研究衛(wèi)星

2011年11月福布斯土壤號火星探測器發(fā)射失敗,于北京時間2012年1月16日1時45分隕落太平洋海域。未燃盡碎片落在惠靈頓島以西1250公里的太平洋海域。俄航天局表示,福布斯土壤號火星探測器主體會在經(jīng)過大氣層時基本燒盡,有毒燃料也會在隕落前燒盡,但最終仍有20到30個碎片隕落地球,總質(zhì)量不超過200千克。探測器所含放射性同位素鈷57重量不超過10微克,半衰期極短,不會造成放射性污染。

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俄羅斯福布斯土壤號火星探測器

2.聯(lián)合觀測

 “聯(lián)合觀測”指:各國與機(jī)構(gòu)間空間碎片協(xié)調(diào)委員會等國際組織合作,對即將隕落的空間物體進(jìn)行聯(lián)合觀測。

德國倫琴衛(wèi)星隕落事件中,機(jī)構(gòu)間空間碎片協(xié)調(diào)委員會組織了對倫琴衛(wèi)星的聯(lián)合觀測,期間美國、俄羅斯、德國、歐空局都向機(jī)構(gòu)間空間碎片協(xié)調(diào)委員會提供了觀測數(shù)據(jù),最后由歐洲衛(wèi)星控制中心對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析。

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德國倫琴衛(wèi)星

美國高層大氣研究衛(wèi)星隕落中,美國國家航空航天局將美國高層大氣研究衛(wèi)星推薦給機(jī)構(gòu)間空間碎片協(xié)調(diào)委員會作為2011年再入風(fēng)險物體演練的目標(biāo)。多個國家通過機(jī)構(gòu)間空間碎片協(xié)調(diào)委員會交換了跟蹤數(shù)據(jù)和再入預(yù)測結(jié)果。

3.主動處置

 “主動處置”意為:主動對空間物體采取措施,使其分解或控制其隕落位置,減小或消除隕落空間物體對于地面人員財產(chǎn)造成損害的風(fēng)險。

和平號空間站隕落是主動處置的著名案例。和平號空間站到達(dá)壽命末期時,為避免隕落造成損害,俄羅斯于2001年1月24日發(fā)射“進(jìn)步M1-5”號無人貨運(yùn)飛船與和平號空間站自動對接,控制和平號空間站在同年3月23號墜入南太平洋指定海域。

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和平號空間站

美國高層大氣研究衛(wèi)星隕落也采取了主動處置措施。美國宣布美國高層大氣研究衛(wèi)星即將隕落時,衛(wèi)星已經(jīng)沒有燃料,不能進(jìn)行軌道制動控制落區(qū)。但美國國家航空航天局利用該衛(wèi)星上的動量輪控制其姿態(tài),改變所受高層大氣阻力,盡力控制使其落入無人區(qū)。2011年9月24日,美國高層大氣研究衛(wèi)星落入于薩摩亞附近的南太平洋無人區(qū)。




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