空間站正在太空中躲貓貓

王冠琳

地球高空垃圾很多，棄用后仍飄浮在大氣層中的人造航天器碎片高達(dá)50萬(wàn)件，它們的速度是子彈速度的10倍。一旦被碎片擊中，還在使用的航天器基本就報(bào)廢了。在這樣危險(xiǎn)的環(huán)境下，飄浮著一臺(tái)人類(lèi)歷史上最昂貴的機(jī)械裝置：國(guó)際空間站。這個(gè)總重量達(dá)460噸的龐然大物是如何在“槍林彈雨”中生存的呢？

國(guó)際空間站不獨(dú)屬于哪個(gè)國(guó)家，它是國(guó)際合作的產(chǎn)物，因此，保證空間站的安全和正常運(yùn)營(yíng)是各國(guó)的共同責(zé)任。在美國(guó)戰(zhàn)略司令部的空軍基地中，有一份《宇宙垃圾名錄》，里面記載著所有直徑超過(guò)10厘米的太空垃圾的名字。每天，工作人員會(huì)在早中晚不同時(shí)間，將這些太空垃圾的運(yùn)行軌道和空間站的軌道進(jìn)行對(duì)比，用于判斷被“擊中”的風(fēng)險(xiǎn)有多大。如果判斷出碎片即將進(jìn)入空間站的安全距離，空軍基地就會(huì)向美國(guó)宇航局發(fā)出警報(bào)。一旦碰撞概率達(dá)到萬(wàn)分之一，即使需要中止太空任務(wù)，空間站也必須移動(dòng)。

之所以要提前預(yù)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，是因?yàn)榭臻g站每做出一次閃避的動(dòng)作都需要至少30小時(shí)。

別看空間站這么重，事實(shí)上它是個(gè)相當(dāng)靈活的“胖子”。它不僅可以改變軌道高度和運(yùn)動(dòng)方向，還可以做出翻滾和騰挪的動(dòng)作。此外，彈道專(zhuān)家還將使用附在空間站上的飛船推進(jìn)系統(tǒng)來(lái)改變位置。前來(lái)運(yùn)送補(bǔ)給的太空船也可以幫忙，推上一把空間站。2015年，彈道專(zhuān)家就利用來(lái)送貨的“進(jìn)步號(hào)”飛船的推進(jìn)器將空間站的軌道提升了約1000米，成功避開(kāi)一枚火箭碎片。

如果專(zhuān)家們直到最后一刻才發(fā)現(xiàn)碎片來(lái)襲怎么辦？這時(shí)他們只能啟動(dòng)名為“碎片來(lái)襲的預(yù)定躲避特技”的方案，即省略前期所有溝通環(huán)節(jié)，不管不顧地啟動(dòng)推進(jìn)器，以0.5米每秒的高速向前沖，讓空間站到達(dá)另一個(gè)地點(diǎn)。當(dāng)然，這個(gè)方案是很危險(xiǎn)的保底方法，不僅不一定奏效，還可能撞上前方的其他碎片。而一旦被碎片擊中，不僅空間站可能墜毀，里面的宇航員和實(shí)驗(yàn)中的科學(xué)家也會(huì)喪命。因此，在加速計(jì)劃執(zhí)行時(shí)，空間站中的人員需要躲到附屬的“聯(lián)盟號(hào)”太空飛船中去，做好隨時(shí)逃難的準(zhǔn)備。2011年，“聯(lián)盟號(hào)”就立了一次大功，當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)太空碎片過(guò)晚，連最后的躲避方案也沒(méi)能奏效，空間站中的所有人只好躲到“聯(lián)盟號(hào)”中去。最后那枚碎片就在距空間站僅725米的上方掠過(guò)，一場(chǎng)危機(jī)有驚無(wú)險(xiǎn)地落幕了。

隨著太空越來(lái)越擁擠，國(guó)際空間站需要移動(dòng)躲避的時(shí)候越來(lái)越多。2020年1月到9月，空間站已經(jīng)移動(dòng)了3次，其中一次宇航員們還躲入了“聯(lián)盟號(hào)”中，而往年移動(dòng)避險(xiǎn)的次數(shù)不足兩次，甚至一次也沒(méi)有。這種情況對(duì)2020年開(kāi)始建造的中國(guó)空間站“天宮”也是不小的挑戰(zhàn)。

中國(guó)也建立了專(zhuān)門(mén)的預(yù)警機(jī)制，不間斷地監(jiān)控太空碎片，隨時(shí)準(zhǔn)備緊急避險(xiǎn)。萬(wàn)一遇到危險(xiǎn)，技術(shù)人員會(huì)在地面向“天宮”發(fā)出指令，改變其飛行軌道及速度，避開(kāi)危險(xiǎn)物后，再回到預(yù)定的軌道繼續(xù)飛行。

此外，工程師們還給“天宮”打造了一副“鋼筋鐵骨”，即通過(guò)優(yōu)選表面材料、改變結(jié)構(gòu)和增加厚度，來(lái)提高航天器抵御太空碎片撞擊的能力，還在太空站的薄弱部位安裝了防護(hù)板，可以遮擋微小碎片對(duì)它的撞擊。當(dāng)然還有更先進(jìn)的，比如把航天器防護(hù)屏幕做成網(wǎng)狀，并在防護(hù)屏外涂了一層特殊材料，一旦產(chǎn)生碰撞，產(chǎn)生的能量能與太空垃圾發(fā)生爆炸式的化學(xué)反應(yīng)，促使碎片變成粉末。

“天宮”系列配備了完美的“自殺”方案，確保退役的飛行器不會(huì)產(chǎn)生新的太空垃圾?！疤鞂m一號(hào)”是中國(guó)首個(gè)太空空間實(shí)驗(yàn)室，2018年，在完成使命后，“天宮一號(hào)”主動(dòng)離軌，絕大部分器件在空中分解并燒蝕銷(xiāo)毀，剩余殘骸隕落在南太平洋中部海域，既沒(méi)有對(duì)地面造成任何威脅，也沒(méi)有制造太空垃圾。

地球的高空正在變得越來(lái)越擁擠，在這里“躲貓貓”的難度也越來(lái)越大，希望科學(xué)家們能早日想出更好的辦法應(yīng)對(duì)太空垃圾問(wèn)題。