人类发射了这么多的卫星为啥只发生了一次相撞?
自1957年前苏联发射第一颗人造地球卫星以来,人类已向太空发射了接近一万颗人造地球卫星。这些卫星有的已坠落到地球大气层,留在太空的大约有5000颗,这其中的大多数也已停止工作成为太空垃圾,只有1000余颗卫星还在继续工作。
有时候看卫星在太空中的分布图,会看到密密麻麻的一片。这时候有人会想,这么多卫星在太空中,它们会不会撞在一起?这种想法目前看过于担心了,卫星高速飞行的区域里实际上非常空旷,空旷到什么程度呢?可以进行一下简单的计算。地球的表面积大约是5.1亿平方千米,假设太空中存在的人造地球卫星数量为5000颗,即使将这些卫星平均分散在地球表面上,每10万平方千米上才有一颗卫星,10万平方千米大约相对于一个浙江省的面积了。更何况这些卫星的轨道半径还要大于地球的半径,并且轨道也有高、中、低之分。可以想象得出卫星运行的空间是多么空旷了。
更何况,牛顿给出的万有引力定律规定了在同一轨道上绕地球转动的卫星,不论它们质量大小,都具有相同的线速度大小及绕地公转周期。人们发射卫星的时候,往往要借助地球自转的线速度,这样除了极个别的极地卫星,人造地球卫星基本是自西向东转。这样就保证了即使在同一轨道上运行的人造地球卫星,它们也是朝着一个方向以同样的速率运动,不存在后面的卫星追上或撞上前面卫星的可能。
要使两颗人造地球卫星在太空发生碰撞,需要满足非常苛刻的条件。一是两颗卫星的轨道不在同一平面上,并且两轨道还要有交点;二是两卫星恰好同时运动到了交点位置。由于太空是非常的空旷,故发生卫星相撞的概率是非常低的。不幸的是,这样的事情还真的发生过一次。在2209年,美国的一颗正在服役的铱星卫星和俄罗斯的一颗已经废弃的卫星在太空发生了撞击,这是人类历史上的第一次卫星相撞事件,撞击制造出大量的碎片威胁着其他的卫星。
如果将各种细小的碎片考虑进去,太空中的人造物体遭到撞击的概率要陡然提升。在设计宇航员的宇航服时就要充分考虑被太空垃圾撞击的可能,庞大的空间站也要做好陨石撞击防护。国际空间站引以为傲的观景窗就曾被细小的颗粒撞出一个直径大约7毫米的“陨石坑”。这些小的颗粒不像卫星那样,它们难以被人类追踪,卫星、空间站也难以及时调整姿态或轨道躲避这样的撞击。若是两颗能够被人类追踪到的卫星,发生这样撞击的可能性就要小多了。
每个卫星在被发射上天之前。设计者都将卫星设计的有自己特定精准的轨道位置,即使卫星众多,相撞的概率极低。