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美国即将发射一艘“太空拖船”去太空进行一次前所未有的太空救援任务。NASA宣布,由美国Katalyst Space Technologies公司研发的名为“链路号”太空拖船将会在6月27日发射升空,去太空拯救一颗已经运行了20多年时间的雨燕太空望远镜。
在2004年,这个早就高达5亿美元的雨燕太空望远镜成功发射升空,它的设计寿命只有2年而已,但是运行了20多年时间,不过留给它的时间不多了,预计在2026年底就会坠落地球,在进入大气层后,这个太空望远镜将会直接在大气中剧烈燃烧起来。
虽然雨燕太空望远镜重达1.5吨,看起来比很多卫星都要更重,但是如果它坠落地球,大家也不需要担心,它并不会对地面构成什么威胁。
因为这些航天器在近地轨道飞行时速度非常快,接近地球第一宇宙速度7.9公里每秒,在进入大气层的时候,由于速度实在是太快了,太空望远镜前方的空气被剧烈压缩,进入大气层后气动加热效应很强烈,温度就会飙升到1000多℃,甚至更高的温度。
如果是载人飞船返回舱,或者探测器返回器,进入大气层的时候还能承受这么高温的灼烧,毕竟返回舱、返回器都是经过特殊设计的,外部还有耐高温的烧蚀材料,即使经受接近2000甚至接近3000℃高温灼烧时,返回舱、返回器都不会被烧毁。
而那些卫星、望远镜、火箭、飞船残骸之类的航天器进入大气层后就承受不在这么高温的灼烧。因为在设计、制造的时候就没有考虑让它们顺利着陆,所以它们的结构、材料都没法承受这么高温的灼烧,在进入大气层后就会剧烈燃烧起来,在燃烧的过程中很多材料会直接化为灰烬了,就算有一些耐高温的材料没法完全燃烧殆尽,一般也是坠落到大海的,很少会有卫星、飞船、火箭残骸掉下来砸到人或者砸到车子房子的。
望远镜为什么会坠落地球
可能有一些网友好奇,为什么这个望远镜会坠落地球呢?它为什么不能一直环绕地球飞行呢?
相信很多网友都学过物理,知道第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度。在理想状态下,当航天器的飞行速度达到或者超过地球第一宇宙速度7.9公里每秒,那它就能一直环绕地球飞行下去而不会坠落地球,但在现实中,是不存在理想状态的。
这个雨燕太空望远镜在发射升空后,最开始是在距离地面大约600公里的轨道环绕地球飞行,不过经过20多年的飞行,现在它的飞行轨道已经没有那么高了,现在的飞行高度大约是370公里而已。它的飞行高度越来越低,预计在今年年底就会坠落地球,进入大气层烧毁了。
雨燕太空望远镜的飞行高度越来越低,其实和它的飞行速度有直接的关系。在2004年发射升空的时候,它的速度足够快,可以长时间维持在600公里左右的高度环绕地球飞行。但是由于近地轨道其实不是真空的状态,还存在稀薄的空气,特别是最近这几年太阳活动频繁爆发,导致地球大气层向外太空膨胀,导致近地轨道的空气密度变大了,这些望远镜、卫星受到的空气阻力也变大了。
即使没有太阳活动的影响,雨燕太空望远镜也会受到一定的空气阻力,飞行速度会越来越慢,只是在太阳活动影响的时候,近地轨道空气密度变大,这时候太空望远镜受到的空气阻力更大一些,速度衰减更快,就会提前坠落地球。
从时间来看,雨燕太空望远镜预计在今年年底就会坠落地球了,为了拯救这一个太空望远镜,NASA紧急启动了一项太空救援任务,也就是在本月底发射“链路号”太空拖船对其进行拖拽,将其带到更高的飞行轨道。
由于雨燕太空望远镜没有对接的能力,所以工程师们给“链路号”太空拖船安装了三套高精度机械臂与激光雷达传感器,计划通过机械臂来抓住雨燕太空望远镜的运输法兰完成对接。在对接完成后,“链路号”太空拖船将借助电推进器把雨燕太空望远镜带到大约600公里的初始轨道,这样一来的话,只要雨燕太空望远镜没有出现故障,理论上来说还能继续运行差不多十年时间。
大量星链卫星加快坠落地球
在近地轨道飞行的航天器坠落地球,这是没法避免的事情。只要是在近地轨道飞行的航天器,都会受到空气阻力的影响,不管是卫星,还是望远镜、探测器,或者是载人飞船、空间站,无一例外。
我国的空间站和国际空间站一样会因为空气阻力而出现速度衰减、高度衰减,飞行高度也会不断下降,而那些飞行轨道比较低的星链卫星受到的影响更大。
在过去这5年时间内,坠落地球的星链卫星已经有上千颗了,原本设计寿命有5年左右,但是很多星链卫星在发射升空的第二年或者第三年就坠落地球了。这就是在过去这几年内,太阳活动比较频繁,地球近地轨道的空气密度变大,所以这些低轨道的星链卫星速度衰减更快,提前坠落地球。
如果想让航天器飞行时间更长,要么就是消耗推进剂进行加速,要么就是让它们飞行到更高的轨道。因为飞行轨道越高,空气阻力越小,飞行时间也会越长。
不过,想要让航天器飞得更高,对火箭的推力各方面的要求更高,而且那些卫星飞得越高的话,对地面的通讯各方面也会受到一些影响。