中科大上海研究院墨子沙龙 25-05-14 11:35
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#天文科普# 如果说天上掉馅饼儿是幻想中惊喜的话,那么天上掉下颗陨石就是现实中惊吓。但如果天上掉下个流浪了50年的人造天体呢?这不是科幻小说的情节,而是刚刚发生的现实。冷战时代的太空遗物——苏联Kosmos 482号探测器,在绕地球飞行半个世纪后坠落地球。
Kosmos 482是苏联与1972年3月31日发射的一颗金星探测器。它原本被设计为“金星”系列探测器的一部分,其主要任务是收集有关金星大气、温度和地址特征的数据。这也是当时美苏在“太空竞赛”中诞生的探测项目。它在设计上与Venera 8 几乎相同,由飞行和着陆两大模块组成。但在发射不久后,火箭助推器失效,使其无法到达预定的轨道飞向金星,成为了一个不受控制的空间碎片。
为了防止其可能造成的损害,在数周前,多国空间机构组成了临时监测小组,共同追踪了Kosmos 482号探测的轨道变化,并预测其大致坠落区域。目前,基本确认Kosmos482号已于北京时间5月10日14:26分落入印度尼西亚雅加达以西的印度洋。至此,这位来自冷战时代的 “太空老兵”在太空流浪53年后终于再次回到了地球。截止完稿时,没有收到任何船只或施设受损的报告。此外,Kosmos 482号探测器由于其良好的密封性,其最终可能会漂浮在海面而被路过船只打捞回收。
造成失去动力或姿态控制的人造天体坠落的两个主要原因分别是:大气阻力和Yarkovsky效应影响。
地球大气层的外层大约延伸到10000公里的高度,虽然密度极低,但足以对卫星产生微小且持续的阻力,这种阻力导致卫星或探测器动能逐渐损失,使轨道半径逐渐减小,轨道高度越低,大气密度越大,阻力也就越大,这导致轨道衰减速率加速,最终导致人造天体完全坠入大气层。
Yarkovsky效应是由于人造天体或小天体吸收阳光后再次释放热量时对其产生的微小推动力。这种推动力虽然很小,但经过长期累积作用下,这种力足以对人造天体或小天体产生明显的影响。其中由于热驰豫现象的存在,对于旋转的人造天体或小天体,最热点不在“正午位置”,而是偏向“下午位置”区域(这也是一天中最热的时间是午后1-2点左右的原因),这使得表面受到太阳热辐射后温度分布不对称导致热辐射方向不对称,进而对于顺行的人造天体或小天体的轨道产生向外推的作用,而对于逆行的目标则产生向内推的作用。
相对而言,对于低地球轨道的卫星,大气阻力是轨道衰减的主要因素,例如我国的空间站位于约400-450公里的高度,每年需要多次启动推进系统来增加轨道速度,从而提升轨道高度;对于地球同步轨道或更高轨道的卫星,Yarkovsky效应可能比大气阻力的影响更为重要,特别是对于已失去姿态控制的卫星。
随着空间碎片数量的持续增长,近地空间正面临越来越多的风险。尽管绝大部分结构将在再入过程中烧毁,但仍存在极少数碎片因材质耐高温而坠落地面的可能,因此国际空间机构会定期追踪这些失控目标,以评估其再入风险和可能的坠落区域。#天文探索计划#

发布于 上海