[赞] 国际空间站这个重达444吨的“太空巨物”,是人类在近地轨道上最耀眼的工程奇迹。
它宽109米、长73米,像一座悬浮在410公里高空的“太空实验室”,承载着人类探索宇宙的梦想。
但随着它服役时间的不断增长,不少人开始担心了起来,如果这座庞然大物失控坠落地球,真的能像传言那样毁灭一座城市吗?
上百吨的太空拼图
要理解国际空间站坠落的影响,首先得看清这个巨物的本质。444吨的重量是什么概念?大约相当于400辆家用轿车叠在一起,这样的重量让它成为人类迄今为止送入太空的最庞大航天器。
但它并非一开始就是完整的,而是像搭积木一样,用20多年时间一点点拼出来的。
1998年11月,俄罗斯制造的曙光号模块被送入太空,拉开了建造序幕。这个19.3吨的模块本是美国出资,后来成为整个空间站的“第一块基石”。
紧接着,美国“奋进号”航天飞机送来节点舱与之对接,2000年俄罗斯“星辰号”服务舱加入后,空间站才算有了“心脏”,它承担着生命支持、通信导航、飞行控制等核心功能,没了它,整个空间站会像无头苍蝇一样失控。
如今的国际空间站,除了核心舱,还拼接了美国“命运号”实验舱、欧洲“哥伦布号”、日本“希望号”等多个舱段,外加长达100多米的钢桁架,上面铺满了几千平方米的太阳能电池板。这些结构让它看起来像一只巨大的“太空昆虫”,但内部空间并不像想象中宽敞。
能让这个庞然大物悬在太空而不坠落,靠的是一场“力的平衡术”,在410公里的高度,地球引力依然有地面的90%,大约400吨的力量在拉扯它。
为了对抗这份引力,空间站必须以每秒7.66公里的速度绕地球飞行这个速度有多快?相当于1小时就能绕地球飞4圈,由此产生的“离心力”刚好与地球引力抵消,让它能稳定地跳着圆圈舞。
失控坠落的结果?
如果有一天,空间站的发动机失灵,无法维持速度,这场“平衡舞”就会被打破,它会像断了线的风筝一样坠向地球。但如果真的出现这种情况,结果会如何呢。
空间站不会一下子掉进大气层,由于410公里高度仍有稀薄空气(每立方厘米约8000个气体粒子),这些气体对高速飞行的空间站会产生阻力,让它的速度慢慢降低。正常情况下,空间站每个月会因此下降2公里,需要定期开动发动机“提速”维持轨道。
但如果失控,这种下降会加速,从410公里到进入稠密大气层,大约需要数周时间。
当高度降到100多公里时,真正的毁灭时刻就开始了,这里的大气密度足以让空间站与空气发生剧烈摩擦,表面温度瞬间飙升到几千摄氏度。
最先“遭殃”的是脆弱的部件,太阳能电池板和散热器会被气流撕扯下来,这些部件重量轻、受力面积大,会像落叶一样慢慢下坠,大部分在高空就烧为灰烬。
随着高度继续降低(80-60公里),高温和气流的冲击力会让空间站的连接结构断裂,钢桁架的薄弱部分会首先崩开,各个舱段之间的对接机构失效,整个空间站会分裂成多个大块,可能是“星辰号”核心舱、“命运号”实验舱,或是几段沉重的钢桁架。
而这些大块会变成一个个燃烧的“火球”,拖着长长的焰尾冲向地面。
到了40公里以下,大气层已经足够稠密,剩下的残骸会继续减速、燃烧。但并非所有材料都会被烧毁,空间站的舱壁有几厘米厚的高强度铝合金,外面还覆盖着凯芙拉纤维、陶瓷和不锈钢板(用来抵挡太空垃圾撞击),这些材料耐高温、抗冲击,很难完全烧尽。
钢桁架因为要支撑太阳能电池板,做得又粗又重,也会有部分残留,最终这些没烧完的残骸会以更快的速度冲向地面。
值得注意的是,空间站的坠落范围并非随机,它的轨道倾角是51.63°,这意味着它只会坠落在地球南北纬51.6°之间的区域,这个范围覆盖了美国、非洲全境、大半个欧洲、印度以及中国大部分地区。
也就是说,从纽约到北京,从巴黎到新德里,都有可能成为残骸的“落点候选区”。
残骸的破坏力
很多人担心,444吨的庞然大物砸下来,会像小行星撞地球一样毁灭城市。
但事实上,经过大气层的“过滤”,能落到地面的残骸早已“元气大伤”,破坏力远没有想象中恐怖。
尽管失控坠落的破坏力有限,但没人希望它发生。好在,人类早已为空间站的“退休”做好了准备,失控风险其实很低。
因为国际空间站有完善的“轨道维持”系统,“星辰号”核心舱尾部装有发动机,“进步号”货运飞船也能辅助调整轨道,定期为空间站“提速”,避免它自然下坠。
科学家会持续监控轨道参数,一旦发现异常,会及时启动发动机修正。
即便是到了服役末期,空间站也会以“受控坠落”的方式结束使命,目前,全球航天器退役后,大多会被引导到南太平洋的“航天器坟场”(Punto Nemo海域)。
这个区域位于新西兰和南美之间,没有陆地、岛屿,也鲜有船舶飞机经过,是最安全的“太空垃圾填埋场”。
国际空间站的设计寿命虽已延长多次,但最终也会走这条路,地面控制人员会精确计算轨道,启动发动机让它“瞄准”这片海域,确保残骸落入无人区。
当然也不能完全排除极端情况,比如突发故障导致所有发动机失灵,或是太空垃圾撞击造成结构解体。但这种概率极低,国际空间站有严密的碰撞预警系统,会定期躲避太空垃圾,各舱段都有备份系统,单一故障很难导致整体失控。
退一步说,即便真的失控,也有应对预案,各国航天机构会提前数周预测坠落范围,通过媒体通知相关区域的人们躲避。
由于残骸落点分散,且大部分地区是人烟稀少的海洋、山区,砸中城市的概率本就不高,即便砸中,也只是局部破坏,不会像传言那样“毁灭一座城市”。
说到底,国际空间站的存在,本就是人类勇气与智慧的象征,它在410公里的高空绕地球飞行了20多年,为科学研究提供了无数数据,也让我们更了解太空。
即便有一天它完成使命,无论是受控坠落还是意外失控,都不会成为毁灭城市的怪物,对于这个“太空伙伴”,我们更该记住它的贡献,而非过度恐慌它的结局。