[读懂科学]大型卫星坠落…为何中国挨骂而美国没被骂？
太空垃圾问答
[亚洲经济 记者 Kim Bongsu] 本月9日，美国地球观测卫星(ERBS)再入大气层并坠落，引发外界对太空垃圾问题的高度警觉。虽然ERBS卫星最终坠落在白令海附近海域，没有造成损失，但不断增加的太空垃圾，不仅可能因坠落到地面造成损害，还有舆论担忧，认为其甚至会妨碍人类的深空探索。
人类正面临因太空垃圾而被“困在地球”的危机，这也是“凯斯勒综合征（Kessler Syndrome）”一词出现的背景。美国国家航空航天局(NASA)科学家 Donald Kessler 在1978年的论文中提出，如果因卫星相互碰撞、故障以及太空战争等原因导致太空垃圾呈几何级数增加，这些碎片可能环绕地球，最终使轨道活动和外层空间探索变得不可能。
问题在于，这种担忧并非“杞人忧天”，而是正在成为现实。欧洲航天局(ESA)估计，在地球轨道上，直径10厘米以上的太空垃圾超过3.65万件，1~10厘米的超过100万件，1厘米~1毫米的约有3.3亿件。自2020年以来，随着小型卫星的大量发射以及部分国家开展反卫星破坏试验，数量激增，形势日益恶化。太空垃圾以每秒7公里以上的惊人速度绕地球运行，即便体积很小，也可能对卫星造成巨大打击。大型碎片偶尔坠落地面，更成为恐惧的对象。除这次美国大型卫星坠落外，最近的典型案例是去年11月4日坠落的、重量超过20吨的中国火箭“长征五号B”上面级。2018年中国“天宫一号”以及1978年原苏联核动力卫星“宇宙954号”等坠落事件，也曾在全球范围内引发恐慌。天文学家们还表示，太空垃圾像星星一样闪烁，给观测工作带来困难。
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为此，美国和欧洲等主要国家正在制定相关监管措施，如在卫星寿命结束时强制再入大气层并烧毁，使用易燃材质等。同时，还在研发为便于天文观测而采用特殊涂层和材料的技术。美国在2021年11月谴责俄罗斯实施反卫星破坏试验后，为防止类似事件重演，自去年起推动禁止此类试验的国际协定。
截至2020年，全球已发射的在轨卫星远超3000颗。此后，SpaceX等企业又大量发射用于太空互联网的小型卫星。因此，运载火箭残骸或故障、寿命终结卫星坠落地面的情况已成为“常见现象”。卫星和太空垃圾平时以每秒约7公里的高速运行在轨道上，但随着时间推移，会在地球引力和大气摩擦力的作用下逐渐被拉回，再入大气层并最终坠落地面。体积较小的物体会因与大气摩擦产生的热量而被完全烧毁，如同流星般消失。但偶尔出现的大型太空垃圾，其残骸可能一直坠落到地面。这次美国ERBS卫星重达近2.5吨，被视为大型物体，因此在其碎片可能落至地面的预期下，成为舆论焦点。此外，ERBS卫星自1984年发射后，通过对地球热辐射分布的观测，证实臭氧层正在大规模消失，为人类制定对策提供了重要依据，这一历史意义也是其备受关注的原因之一。
中国在其航天器坠落问题上，往往未能及时、准确地提供信息。中国去年11月发射长征五号B火箭，将空间站“天宫”舱段送入轨道时，与其他火箭不同，其在分离后并未直接坠落，而是上升到轨道的长征五号B上面级在轨漂浮约一周后才坠落。但中国政府并未向国际社会充分公布其轨迹追踪信息。相反，美国政府则通过美国国家航空航天局(NASA)、北美防空司令部(NORAD)、太空军等机构，几乎实时向世界各国共享收集到的航天器坠落信息并发布预警。
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目前，韩国根据2013年制定的《空间危险应对基本计划》来防范太空垃圾坠落风险。韩国天文研究院被指定为空间危险监视机构，利用其自建的空间物体光电监视系统(OWL-NET)，监测朝鲜半岛及周边地区是否有航天器坠落。该系统在韩国、美国、以色列、摩洛哥、蒙古等5个地点建设观测站，配备50厘米广视场望远镜、CCD相机和高速卫星跟踪云台等设备。韩国空军也在去年初引进并部署了光电卫星监视系统。天文研究院综合利用OWL-NET收集的信息以及美国提供的“Space-Track”系统数据，监视各类卫星何时、在何处坠落。为此开发并使用了应用人造卫星飞行力学技术的“Cassiopeia（KASI's Orbit Prediction & Estimation, Integrated Analysis System）系统”。一旦预测到可能构成威胁的卫星或太空垃圾将要坠落，便通过自主轨道分析算法，预测并分析其坠落时间和地点等信息，报送科学技术信息通信部。
作为太空垃圾坠落的主管部门，科学技术信息通信部根据上述信息，依照《人造航天器坠落应对手册》进行处置。当大型太空垃圾坠落被认为有残骸落地的可能时，将发布注意警报；如预计将穿越朝鲜半岛，则发布警戒警报。发布警戒警报时，将由第一次官担任总负责人，成立由各部门相关负责人参加的“空间危险对策本部”。参与部门包括国土交通部、国防部、行政安全部、外交部、气象厅、海洋水产部、环境部、海警厅、林业厅、原子能安全委员会、消防厅等。该对策本部将像本月9日发布航空器运行注意通告那样，由各部门就其主管事务讨论并落实安全措施。同时发送灾难安全短信，并通过广播呼吁市民尽量减少外出等注意安全。特别是如果几乎可以确定会坠落在朝鲜半岛或造成损失，将把预警级别上调为“严重阶段”。在这一阶段，将组建并运行中央事故处理本部，如情况严重，则扩大为中央灾害对策本部，开展损失处置和灾后恢复等工作。
如果韩国发射的卫星坠落，导致韩国人遭受损失，则可以获得赔偿。即便是外国卫星或航天器，只要能够确认其国籍，也可以要求损失赔偿。根据科学技术信息通信部介绍，联合国(UN)在1967年由107个国家参与签署了《外层空间条约》。该条约通过《关于对空间物体造成损害的国际责任公约》规定，如果火箭、卫星碎片给他国造成损失，发射国必须承担赔偿责任。实际上，1978年原苏联核动力卫星“宇宙954号”坠落加拿大时，约20平方公里范围内出现放射性残骸等损失。原苏联最终支付了300万加元的赔偿金。
韩国通过卫星发射以及去年“世界号”第二次发射成功等，正式加入太空开发行列，因此也是“太空垃圾排放国”。截至目前已发射的17颗卫星中，有9颗在任务结束后成为在轨漂浮的太空垃圾。这9颗卫星包括多用途实用卫星1~2号、“우리별”1~3号、科学技术卫星1~3号以及“罗老科学卫星”等。此外，在“世界号”一、二次发射过程中也产生了太空垃圾。2021年10月第一次发射时，“世界号”三级以及假卫星等仍在轨道上漂浮，去年6月第二次发射时，三级、性能验证卫星和立方体卫星等也进入了轨道。性能验证卫星的寿命预计为2年，届时将成为太空垃圾。去年8月发射的“다누리”在进入月球轨道后，任务寿命为1年，但由于节省燃料，预计可运行2~3年以上。韩国航空宇宙研究院(KARI)计划在其寿命结束后，决定其“去向”，如通过撞击月球表面进行科学实验，或送入卫星“墓地轨道”等。
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