為什麼微納衛星越來越火卻沒多少人擔心由此產生的太空垃圾問題呢?

這兩年幾乎經常能看到誰誰學生團隊又發了一顆小衛星上天,從幾公斤小到幾十克的衛星都有。這種微納衛星壽命非常短。記得頭幾年還經常看見報道說什麼太空垃圾問題,為什麼反倒這兩年隨著微納衛星火熱卻越來越少見了呢?


因為這些小土豆們都沒有維持軌道用的推進器。LEO軌道高度大概就在300-500km之間,這裡還是有大氣存在的,儘管很稀薄,但是造成的阻力還是無法忽視,比如現在還在370km軌道上飄著的天宮1號,因為已經沒有再繼續維持軌道,現在每天近地點都會減小大概100米,長此以往就會很快的掉入足夠低的高度然後再入燒毀,小土豆同理,沒多久就會掉下來。而且因為這些小衛星一般體積都很小,所以在再入過程中基本就燒乾凈了,對地面沒啥威脅。


謝邀

這種小衛星是一般是按照重量劃分的:小衛星(100-500千克),微衛星(10-100千克),納衛星(1-10千克),皮衛星(100-1000克),飛衛星(100克以內)。

比起動輒上噸甚至數噸的大型衛星而言,可以想像這種小微納皮飛衛星功能非常簡單,它們一般有這麼一些功能:

  • 能力不夠,數量來湊。比如低數據率的通信星座和遙感成像星座,典型的例子是Planet Labs的幾百個衛星的小型遙感衛星系統,OneWeb和Space-X提出的要搞全球WiFi覆蓋,都是幾百顆乃至數千顆衛星星座;
  • 陪伴大型衛星,在軌檢查之類的,比如天宮空間實驗室就帶了小型伴飛衛星;
  • 某一個具體科學研究題目的衛星,比如 @楊峰 他們跟人合作的陳家鏞一號衛星;
  • 小型編隊飛行,將各個分系統功能分開,比如有的拍照有的紅外之類的。

但你也明白了,它們最大的特點就是:單個功能很簡單!也因此成本極低!

那就意味著,

  • 重量非常大(航天中重量就是成本)的軌道控制系統根本木有,這意味著不用帶發動機和更重的燃料,比如使用傳統燃料的通訊衛星一半以上重量都是燃料,而使用新型電推進(極其昂貴)對於小衛星成本而言更是不可能了;
  • 昂貴的火箭發射費用是個巨大的開支。小型衛星基本沒有單獨發的,都是在各個火箭發射能力盈餘的空間里「蹭」一點,比如印度104星,甚至國際空間站一次帶一大堆「扔出去」。(參考帖子:太空精釀:怎麼評價印度一箭104星的發射?,太空精釀:天舟一號釋放的立方星有什麼用?,太空精釀:如何看待 「北理工科學載荷登國際空間站,中美太空突破0合作」一事?)
  • 由於功能普遍簡單,大型星座也是服務於遙感和低速率通訊,就意味著理論上它們距離地球都很近

再進一步,把上述說的簡單易懂些,這就意味著,

  • 這些衛星一般飛的很低,接近大氣邊緣(400-500千米),一般壽命非常短(2-5年)
  • 這些衛星毫無生存能力,太陽活動稍微劇烈一點或者出現點啥情況就沒了;

因此,從軌道特點、功能和任務周期等多方面而言,它們是人類最接近太空垃圾的航天器。

當然,它們的意義是無法取代的,絕對不是垃圾。是人類航天一定要搞得,不過這篇帖子不展開了。

而我在這裡曾經說過了,太空精釀:對於太空垃圾的現狀,是不是說我們地球圍了滿滿一圈的衛星?,人類的太空垃圾現狀,雖然不樂觀,但遠遠也不至於對現有航天任務和未來數十年任務造成巨大威脅的地步

更何況,2014年中是太陽11年活動周期的頂峰,直接的結果是太空垃圾的數量出現了罕見的下降。

我最近發表的論文里用的一張圖,描述的是太陽活動在2014年年底達到高峰時對電離層的影響,其實這個太陽活動高峰期造成太空垃圾減少了5-10%,這些太空垃圾幾乎都在微納衛星所在的軌道,這些垃圾就被「清理」掉了

所以目前我們處在太陽活動周期的最底部,還要持續8年左右,這也是為什麼這些年是建設小微納皮飛衛星網路的黃金時間,Planet labs、OneWeb、Space-X這些公司開始大力建網的時期,大家也會覺得它們越來越火爆。

當然,如果大家對小微納皮飛衛星感興趣,可以考慮本人以下的廣告,價格低廉童叟無欺,

太空精釀:為王俊凱慶生髮射的飛行器是真的嗎?


我個人覺得是那些衛星的軌道通常不高,所以大氣阻力相對大,失效後不會在近地軌道停留太久,會因為高層大氣阻力而逐漸減速降低,最終墜入稠密大氣層燒毀。


強答一波。
中國在空間碎片方面起步較晚。對於空間碎片,目前更大程度上類似於環境保護,這是中國不太關心的。
自從07年中國進行了反衛星實驗後,空間碎片數目激增,國際社會開始對空間碎片給予高度重視,歐美做space debris的學者非常多。

我所在的課題組,除了我做衛星星座,剩下幾個人都做空間碎片。而我所做的衛星星座也逃不開空間碎片。目前衛星星座朝超級星座方向發展,很多公司都想發射上千顆衛星,不提前解決碰撞問題是不行的。
總之,空間碎片只是在中國不熱門而已。


誰說沒有的,幾個月也是太空垃圾啊。

cxf:如何看待印度這次進行的一箭104星的發射?


推薦閱讀:

中美俄都有雄心勃勃的太空計劃,為什麼歐洲的太空任務涉及面不遠大呢?
如果你是新視野號的一名駕駛員,此時此刻你想對家人和朋友說什麼?

TAG:天然衛星 | 航天 |