国际空间站将于2031年坠毁,最坏的情况会是什么?科学家给出答案

1998年11月20日,一个名为“曙光号”(Zarya)的功能货舱成功发射升空,这标志着国际空间站正式开始建造,在接下来的时间里,随着其他组件的陆续发射和对接,国际空间站逐渐被打造成了一个长约109米、宽约73米、重达400余吨的庞然大物。

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时至今日,虽然国际空间站仍然还在轨道上运行,但它却早已不再“年轻”,很多基础设施和组件都出现了老化的迹象,因此它的退役已经在计划之中,实际上,根据NASA于2022年初宣布的消息,国际空间站将于2031年坠毁。

所以我们就有了一系列的问题,国际空间站将以什么样的方式坠毁?它会掉在哪里?在坠毁过程中如果失控,最坏的情况会是什么?其实对于这些问题,科学家已经给出了答案,下面我们就来简单了解一下。

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按照预定计划,在国际空间站坠毁之前,一些新的模块会被分离出来,并留在轨道上,以便与未来的空间站重新组合。

在此之后,国际空间站将使用机载推进器进行缓慢减速,使其运行轨道逐渐降低,接下来,地面上将发射一系列的航天器,它们将与国际空间站对接,并引导其向预定区域坠落。不出意外的话,国际空间站的残骸将掉在南太平洋中的“尼莫点”(Point Nemo)附近区域。

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“尼莫点”位于西经123 23.6′、南纬48 52.6′,是地球海洋中距离陆地最远的位置,与“尼莫点”距离最近的陆地,也在大约2700公里之外,因此这里经常会被当作航天器的坠落地点。那如果失控,最坏的情况会是什么呢?

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上图为国际空间站的运行轨道,可以看到,由于地球的自转,国际空间站的轨道在地球表面的投影范围是很广的,可以说人类的大部分活动区域都包含在其中,因此最坏的情况就是,国际空间站的残骸在失控状态下坠毁在人口稠密的区域。

看到这里,相信很多人都在想象这样一种场景:国际空间站会像一颗重达400余吨的陨石一样,以极高的速度砸在地面上并发生猛烈爆炸,进而给撞击区域的人类带来一场巨大的灾难。然而实际情况却并没有想象中的这样严重,这主要有以下3个原因。

1、国际空间站是中空的,其结构的紧密程度根本无法与实心的陨石相比,这样就会导致它在坠入大气层之后就迅速解体。

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(模拟图)

2、国际空间站使用的材料大多都是轻质金属,这就会造成它的大部分质量会在大气层中烧蚀殆尽,只有少部分致密或耐高温的部件能够最终抵达地球表面。

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(还是模拟图)

3、国际空间站的轨道速度是第一宇宙速度,大概是每秒钟7.9公里,相比之下,陨石的速度基本上都是每秒钟十几公里,有的陨石的速度甚至可以达到每秒钟几十公里。

在此基础上,再加上国际空间站是轻质中空结构,所以当它在大气层中穿行时,其受到的空气阻力就要比陨石大得多,进而造成其残骸的终端速度远低于陨石,只有每小时数百公里。

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(注:在大气层中下坠的物体会因为地球重力而不断加速,而物体的速度越快,其受到的空气阻力就越大,当作用于物体的空气阻力与地球重力相等时,物体就会一直以当前速度下坠,这个速度就被称为终端速度)

正是因为上述3个原因,科学家才认为尽管最坏的情况确实会对人类形成一定的威胁,但威胁程度并没有想象中的那么高。

哈佛大学的天文学家乔纳森·麦克道威尔(Jonathan McDowell)专门从事研究近地轨道内和脱离近地轨道的物体,他给出的答案是:最坏的情况相当于一架飞机坠毁,并且还是在人口稠密的区域坠毁,这很糟糕,但并不会像陨石撞击地球那样严重。

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需要指出的是,由于地球表面只有大约29%是陆地,而人口稠密的区域只占其中极少的一部分,因此像这种“最坏的情况”发生的概率可以说是微乎其微。

除此之外,国际空间站于2031年的坠毁,肯定是会受到各方面高度关注的,即使它失控了,以人类现有的监测技术,也完全能够提前很长一段时间就精确地判断出它的坠毁区域,并做到及时预警,所以我们不必为此担心。

值得一提的是,在过去的日子里,确实发生过空间站失控坠毁到地球陆地表面的情况,这个空间站就是NASA的“天空实验室”(Sky Lab)。

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“天空实验室”长36米,最大直径为6.7米,重约80吨,于1973年发射升空,原定在轨道上运行10年左右,但在1979年的时候,由于一次高于预期的太阳活动加热并扩大了地球的大气层,导致该空间站失去了有效控制并最终坠毁。

“天空实验室”的残骸碎片散落在澳大利亚珀斯(Perth)东南方向的陆地区域,其中最大的一块就是一个氧气罐(如下图所示),所幸没有造成人员伤亡。

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顺便讲一下,对于“天空实验室”失控坠毁,澳大利亚埃斯佩兰斯(Esperance)曾以“乱丢垃圾”的名义向NASA罚款400美元,但NASA并没有付款,直到2009年,一位加州电台的DJ在收集了听众的捐款之后,才处理了这笔罚款。


好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。

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页面更新:2024-04-03

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