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重返地球——大型空间物体再入大气层如何处置?

时间:2018年01月22日 信息来源:中国载人航天官方微信 点击: 字体:

大型空间物体结构坚固,失效后轨道逐步降低,最后重返大气层。由于质量和体积较大,大型空间物体在大气层中不能完全燃烧,最后会有部分残骸陨落到地表,并有可能对陨落区域居民的生命和财产安全造成损害,同时有可能对陨落区域的自然环境造成污染。

关于这一点,国际法作了相应规定。《外空条约》要求各国对其空间活动承担国家责任,规定:“各缔约国对其(不论是政府部门,还是非政府的团体组织)在外层空间(包括月球和其他天体)所从事的活动,要承担国际责任。”《责任公约》又进一步规定了空间物体陨落损害责任,强调:“发射国对其外空物体在地球表面及对飞行中之航空器所造成之损害,应负给付赔偿之绝对责任”。

但限于技术原因,各国在早期并未采取措施积极应对大型空间物体再入大气层。

早期空间物体陨落事件

1.前苏联核动力卫星“宇宙954号”陨落事件

1978年1月24日,前苏联核动力卫星“宇宙954号”残片坠落在加拿大西北部。在美国支持下,加拿大搜集了该卫星共65公斤残片。1979年1月23日,加拿大对苏联卫星进入其领空和卫星的有害放射线残片散落在其领土上所引起的损害提出赔偿要求。

加拿大认为苏联对该卫星造成的损害负有绝对责任。苏联在该卫星可能进入和立即进入加拿大地区大气层时没有及时通知,也没有对其提出的有关该卫星的问题做出及时、全面的答复。卫星残片具有放射性,残片使其部分领土不适宜使用;此外,卫星进入加拿大领空和危险放射线残片散布在其领土上还侵犯了其主权。因此,苏联应赔偿加拿大600万加元。

苏联明确拒绝承担赔偿责任。苏联认为,由于设计了卫星上的核反应堆在重返大气层时完全烧毁,因此其残片不应该具有严重危险。在受影响的地方,引起当地污染的可能性很小。卫星坠落并未造成加拿大人员伤亡,也未造成实际财产损失,因此没有发生《责任公约》范围内的“损害”。苏联最后同意“善意性”支付300万加元了结此案,但仍然拒绝负有赔偿责任。

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 前苏联核动力卫星宇宙954号陨落加拿大西北部

2.美国天空实验室陨落事件

1979年7月11日,美国天空实验室陨落在了澳大利亚帕斯东南的陆地上。因为体积和质量太大,天空实验室坠入大气层没有完全烧毁。

美国对天空实验室陨落的预测存在较大误差,天空实验室未能按照预计坠落在南非开普敦以南的大海中,而是掉到澳大利亚西部艾斯波兰斯郡。当地以“乱丢太空垃圾”为由,向美国国家航空航天局(NASA)提出400美元罚款,但美国国家航空航天局从未支付这笔赔偿。2008年,一名美国公民募集了400美元,并把支票寄给艾斯波兰斯郡。

机构间空间碎片协调委员会(IADC)成立后各国应对措施

1993年,美国、俄罗斯和日本发起成立了机构间空间碎片协调委员会,旨在协调各航天国家统一行动,共同解决空间碎片问题。该机构成立后,各国对于空间碎片相关的问题日益关注,采取信息通报、联合观测和主动处置三种措施处置空间物体陨落。

1.信息通报

 “信息通报”指:各国通过主动向国际社会通报即将陨落空间物体的轨道信息,预测其可能陨落的位置,说明陨落空间物体的基本情况。

最为著名的案例是意大利Beppo SAX卫星陨落事件。Beppo SAX 是由意大利和荷兰合作研制的X射线天文学人造卫星,1996年发射升空。原计划运行两年,但实际上一直运行到2002年4月30日。此后卫星轨道跌落,分系统失灵,于2003年脱离轨道,坠入太平洋。意大利航天局称,X射线天文学人造卫星因其特殊的不锈钢钛结构,将有质量占比47%的残骸陨落,预计陨落残片数量为42片,最大质量为120千克,陨落区域为南北纬4.4度之间的整个赤道区域,意大利航天局向赤道附近30个国家分别发出了预警通知。自2002年12月起,意大利航天局每两周发布动态信息;2003年4月,意大利航天局分别在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日发布一次信息;临近陨落时,意大利航天局更为频繁地发布通报,分别于世界标准时4月28日10:00,15:00,23:00发布三次信息,于4月29日6:00,10:00,13:00,19:00,21:00发布了五次信息,于4月30日0:00,3:00发布了两次信息,并于11:30发布Beppo SAX陨落最终报告。

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意大利X射线天文学人造卫星

此外,美国高层大气研究卫星(UARS)陨落也采取了信息通报措施。在陨落前数周,美国国家航空航天局每周通报信息。卫星陨落前4日起,美国国家航空航天局开始按照再入前4天、3天、2天、1天、12小时、6小时、2小时更新通报。 

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美国高层大气研究卫星

2011年11月福布斯土壤号火星探测器发射失败,于北京时间2012年1月16日1时45分陨落太平洋海域。未燃尽碎片落在惠灵顿岛以西1250公里的太平洋海域。俄航天局表示,福布斯土壤号火星探测器主体会在经过大气层时基本烧尽,有毒燃料也会在陨落前烧尽,但最终仍有20到30个碎片陨落地球,总质量不超过200千克。探测器所含放射性同位素钴57重量不超过10微克,半衰期极短,不会造成放射性污染。

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俄罗斯福布斯土壤号火星探测器

2.联合观测

 “联合观测”指:各国与机构间空间碎片协调委员会等国际组织合作,对即将陨落的空间物体进行联合观测。

德国伦琴卫星陨落事件中,机构间空间碎片协调委员会组织了对伦琴卫星的联合观测,期间美国、俄罗斯、德国、欧空局都向机构间空间碎片协调委员会提供了观测数据,最后由欧洲卫星控制中心对观测数据进行汇总分析。

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德国伦琴卫星

美国高层大气研究卫星陨落中,美国国家航空航天局将美国高层大气研究卫星推荐给机构间空间碎片协调委员会作为2011年再入风险物体演练的目标。多个国家通过机构间空间碎片协调委员会交换了跟踪数据和再入预测结果。

3.主动处置

 “主动处置”意为:主动对空间物体采取措施,使其分解或控制其陨落位置,减小或消除陨落空间物体对于地面人员财产造成损害的风险。

和平号空间站陨落是主动处置的著名案例。和平号空间站到达寿命末期时,为避免陨落造成损害,俄罗斯于2001年1月24日发射“进步M1-5”号无人货运飞船与和平号空间站自动对接,控制和平号空间站在同年3月23号坠入南太平洋指定海域。

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和平号空间站

美国高层大气研究卫星陨落也采取了主动处置措施。美国宣布美国高层大气研究卫星即将陨落时,卫星已经没有燃料,不能进行轨道制动控制落区。但美国国家航空航天局利用该卫星上的动量轮控制其姿态,改变所受高层大气阻力,尽力控制使其落入无人区。2011年9月24日,美国高层大气研究卫星落入于萨摩亚附近的南太平洋无人区。





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