地球周围遍布过亿空间碎片 “天眼”监测避免卫星“剐蹭”
2016年04月21日 15:08 来源：北京晚报
随着发射活动的日益频繁，太空的环境也越来越拥挤。在轨运行或再入大气的无功能人造物体及其残块和组件都叫太空碎片，它们在地球的周围紧紧围绕，数量竟然多达过亿。
如何保证我国的卫星、航天器在运行的过程中，不发生“撞车”、“剐蹭”事件呢？日前，记者来到了去年6月8日成立于中科院国家天文台的国家航天局空间碎片监测与应用中心，这里是我国在轨的130多颗卫星的“隐形军师”，未雨绸缪提前发布碰撞预警。
■现状
密集三个轨道 过亿空间碎片
空间碎片监测与应用中心副主任刘静介绍，目前地球周边大于10厘米的空间碎片数量超过2万个，大于1厘米的空间碎片超过20万个，空间碎片的总数量超过1亿。
这些空间碎片主要密集分布在地球周边的三个轨道：距地距离在2000公里以下的LEO区域、36000公里的地球同步轨道区域和20000公里的中高轨区域，其中在距地球600公里至1000公里的位置最为密集。
空间碎片从何而来？据刘静介绍：在太空中所有在轨的物体中，工作中的航天器仅占5%；任务碎片占13%；火箭残骸占17%；失效的航天器占22%；而其中占比最大的是解体的航天器，占43%。“比如2009年美俄卫星相撞，导致二者解体，产生的编目碎片就多达2295块。”
碎片撞击速度每秒10公里
空间碎片有多可怕？刘静告诉记者，空间碎片平均撞击速度为每秒10公里，“也就是说，一块1厘米的碎片撞击到航天器上，就相当于是一个五六十公里时速的小轿车撞击在航天器上”，可导致航天器彻底损坏。
那么不至于“一招毙命”的毫米级小碎片是不是没有杀伤力呢？刘静举例，美国曾发射了一颗LDEF长时间暴露装置，运行5.7年后收回，表面竟有肉眼可见的撞击坑数量超过32000个。这就是为什么航天飞机每次飞行后都需要更换玻璃。
另外，空间碎片还存在着陨落的威胁。“低轨卫星受大气阻力作用高度逐步降低最终陨落。陨落事件几乎每天发生，体积较大的卫星陨落时可能有未烧毁的残骸落至地面，对地面人员财产造成威胁。”
■现场
为100多颗在轨卫星发预警
记者来到空间碎片监测与应用中心的预警室，4块彩色屏幕看上去“星光熠熠”，事实上它们标示的，都是地球周围及在轨航天器附近空间碎片的情况。一块屏幕上，闪闪发亮的黄色光斑将蔚蓝的地球重重围住，并形成大小不同的几个“光环”，如同水面的波圈。这便是目前在轨10厘米以上的大约20000多个空间碎片的实时分布图。
另一块屏幕上显示着某卫星的运行情况，当时在它的四周分布着9个空间碎片，分别用白色的线条连接，并标注实时的距离信息。“不同的风险会用不同的颜色来表示，当白线渐渐变红，说明碎片与卫星交会的风险也在变大。”
监测与应用中心综合部副部长于友成告诉记者，目前中心的预警分为两类：一类是在轨预警，一类是发射预警。在轨预警是对我国100多颗在用卫星发出的碰撞预警，这些预警的信息免费为国内用户提供。“其中，对我国的卫星与其他在轨碎片之间交会状态、相互之间的碰撞风险等情况每天都要进行分析，并将分析结果提前1至3天通报相关部门。预知卫星的安全状况，并及时做出对策和调整。”
发射预警则是在发射预选的时间段内，通过计算得出某个时刻进行发射的碰撞风险最低，从而确定发射时间。
于友成介绍，目前，监测与应用中心致力于对与大家日常生活关系密切的卫星进行观测与提供碰撞预警服务，为主管部门提供技术支撑。“至今，已为我国气象、海洋、资源、实践等系列100多颗卫星提供日常碰撞预警服务，根据每日结果统计，2015年共发生红色预警87次、黄色预警538次、蓝色预警6695次。”
2015年6月8日，国家航天局空间碎片监测与应用中心在中科院国家天文台挂牌成立，标志着中国空间碎片监测、预警、应对突发事件以及国际合作有了实体依托机构。该中心的成立对于推进我国空间碎片技术发展，提升空间碎片管理和服务能力，保障我国航天器在轨运行安全，支撑我国航天国际交流与合作，维护我国外空发展权益等具有重要意义。
中国国家国防科技工业局局长、国家航天局局长许达哲和中国科学院副院长阴和俊，共同为中国国家航天局空间碎片监测与应用中心挂牌。
空间碎片是人类在航天活动中遗弃在太空的废弃物，也称“空间垃圾”。主要包括废弃的航天器和运载火箭箭体、固体火箭燃烧物、航天器在轨操作及碰撞解体产生的碎片等。
“组建中心是贯彻落实总体国家安全观、推动军民深度融合的一项重要举措。”许达哲表示，空间碎片成为影响太空安全的重要因素，中心将充分发挥和利用中国已有的监测设施、人才优势及运行经验，统筹利用国内外各种观测数据，建立自主的空间碎片监测网。
空间碎片是人类在航天活动中遗弃在太空的废弃物，也称“空间垃圾”。主要包括废弃的航天器和运载火箭箭体、固体火箭燃烧物、航天器在轨操作及碰撞解体产生的碎片等。目前，毫米级以上的空间碎片数以亿计，总质量达到几千吨。空间碎片的平均撞击速度为每秒10公里，厘米级以上空间碎片可导致航天器彻底损坏，毫米级或微米级空间碎片的撞击累积效应将导致航天器性能下降或功能失效。据统计，我国在轨航天器已达129颗，平均每年发生与空间碎片100米以内的近距离危险交会达30余次。此外，每年都有许多空间碎片返回大气层。这些频繁发生的陨落事件，对地面人员和财产安全造成了严重威胁。
阴和俊介绍，中科院曾于1957年在北京、南京、上海、乌鲁木齐等地建设人造卫星光学观测站和射电观测站，开创了中国空间碎片观测研究。该院目前在“大视场短焦距光学设计”、“全视场动目标扫描与识别”、“智能化跟踪搜索方法”等核心技术上均有突破，为载人航天、探月工程等重大航天工程任务提供了空间碎片监测预警服务。
新成立的中国国家航天局空间碎片监测与应用中心由国防科工局与中科院共同管理，业务受国防科工局委托和指导，依托中科院国家天文台在空间碎片设备设施和人才队伍方面的技术优势开展相关工作。
许达哲指出，中心将紧密围绕太空安全和航天发展的重大战略要求，着力加强四大能力建设，即监测和预警能力、技术研究能力、保障卫星安全的服务能力和国际规则制定能力。
2014年5月13日的报道