天上掉下個(gè)“流浪探測器”：金星探測器為何不會被地球大氣層分解？太空老兵的歸宿！天上掉下個(gè)“流浪探測器”：金星探測器為何不會被地球大氣層分解？太空老兵的歸宿。如果說天上掉餡餅兒是幻想中的驚喜，那么天上掉下顆隕石就是現(xiàn)實(shí)中的驚嚇。但如果天上掉下個(gè)流浪了50年的人造天體呢？這不是科幻小說的情節(jié)，而是剛剛發(fā)生的現(xiàn)實(shí)。冷戰(zhàn)時(shí)代的太空遺物——蘇聯(lián)Kosmos 482號探測器，在繞地球飛行半個(gè)世紀(jì)后墜落地球。

Kosmos 482是蘇聯(lián)于1972年3月31日發(fā)射的一顆金星探測器，屬于“金星”系列探測器的一部分，其主要任務(wù)是收集有關(guān)金星大氣、溫度和地理特征的數(shù)據(jù)。它在設(shè)計(jì)上與Venera 8幾乎相同，由飛行和著陸兩大模塊組成。然而，由于火箭助推器失效，Kosmos 482無法到達(dá)預(yù)定軌道飛向金星，最終成為了一個(gè)不受控制的空間碎片。

金星的大氣層是一個(gè)致密、高溫且強(qiáng)酸的環(huán)境，Kosmos 482設(shè)計(jì)之初就具備抵抗這種極端條件的能力。其著陸艙采用了多層特殊合金外殼，能夠承受高達(dá)100個(gè)大氣壓的壓力。球形設(shè)計(jì)能均勻分散壓力，先進(jìn)的隔熱系統(tǒng)和熱防護(hù)罩則應(yīng)對高溫環(huán)境。內(nèi)部儀器艙采用密封設(shè)計(jì)，并填充了特殊氣體以維持適宜的工作溫度和壓力。為抵抗硫酸腐蝕，外殼表面涂覆了抗酸涂層，并使用了特殊的密封技術(shù)保護(hù)內(nèi)部電子設(shè)備。

Kosmos 482的著陸艙重量約為495公斤，設(shè)計(jì)目標(biāo)是在金星表面462°C的高溫和92個(gè)大氣壓的壓力下保持完整并正常工作至少30分鐘。這種設(shè)計(jì)使得它極有可能幾乎完整地穿越地球大氣層而不會分解。據(jù)美國空軍太空監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)顯示，Kosmos 482會以接近每秒11公里的速度撞擊地球，其動能相當(dāng)于近1噸TNT炸藥爆炸，足以在撞擊點(diǎn)形成直徑超過15米的隕石坑，并對周圍區(qū)域造成嚴(yán)重破壞。如果墜落在人口密集區(qū)域，可能導(dǎo)致重大生命財(cái)產(chǎn)損失。

為了防止其可能造成的損害，多國空間機(jī)構(gòu)組成了臨時(shí)監(jiān)測小組，共同追蹤Kosmos 482的軌道變化，并預(yù)測其大致墜落區(qū)域。目前基本確認(rèn)Kosmos 482已于北京時(shí)間5月10日14:26分落入印度尼西亞雅加達(dá)以西的印度洋。這位來自冷戰(zhàn)時(shí)代的“太空老兵”在太空流浪53年后終于再次回到了地球。截止完稿時(shí)，沒有收到任何船只或設(shè)施受損的報(bào)告。由于其良好的密封性，Kosmos 482最終可能會漂浮在海面而被路過船只打撈回收。

人造天體墜落的主要原因包括大氣阻力和Yarkovsky效應(yīng)。地球大氣層的外層雖然密度極低，但足以對衛(wèi)星產(chǎn)生微小且持續(xù)的阻力，導(dǎo)致軌道半徑逐漸減小，最終完全墜入大氣層。Yarkovsky效應(yīng)則是由于人造天體吸收陽光后再釋放熱量時(shí)對其產(chǎn)生的微小推動力。這種力雖然很小，但長期累積作用下足以對人造天體產(chǎn)生明顯影響。對于低地球軌道的衛(wèi)星，大氣阻力是軌道衰減的主要因素；而對于更高軌道的衛(wèi)星，Yarkovsky效應(yīng)的影響更為重要。

隨著空間碎片數(shù)量的持續(xù)增長，近地空間面臨越來越多的風(fēng)險(xiǎn)。盡管絕大部分結(jié)構(gòu)將在再入過程中燒毀，但仍存在極少數(shù)碎片因材質(zhì)耐高溫而墜落地面的可能。國際空間機(jī)構(gòu)會定期追蹤這些失控目標(biāo)，以評估其再入風(fēng)險(xiǎn)和可能的墜落區(qū)域。根據(jù)歐洲航天局的數(shù)據(jù)，大約有36500個(gè)大于10厘米的空間碎片被定期跟蹤。此外，估計(jì)有100萬個(gè)大小在1-10厘米范圍的空間碎片，而小于1厘米的空間碎片則高達(dá)1.3億個(gè)。這些空間碎片包括失控的探測器、廢棄的火箭部件以及其他人造天體的碎片。

幾乎每天都有中等大小的衛(wèi)星和火箭部分墜落地球，而小型的空間碎片更多。只有很少的碎片會掉落在地面上，更多的碎片則在大氣中被燃燒殆盡，不會對地面造成損害。每年因太空碎片受傷的概率不到1000億分之一。但隨著空間探測器的增加，預(yù)計(jì)將來的人造天體墜落事件會進(jìn)一步增加，無論是對空間運(yùn)行的探測設(shè)備還是地面的人，威脅也將進(jìn)一步增加。

如何應(yīng)對空間碎片的危害至關(guān)重要。對于類似Kosmos 482的空間碎片，在其重返大氣層前進(jìn)行攔截并控制其墜落區(qū)域的方案難度極高且成本巨大。目前最好的方法是通過天基和地基的觀測設(shè)備實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測，盡可能精確預(yù)測其墜落地，必要時(shí)進(jìn)行人員疏散。更廣泛的空間碎片應(yīng)對方法可以分為預(yù)防規(guī)范、規(guī)避機(jī)動和清理行動。通過建立國際合作，制定統(tǒng)一規(guī)范指南，現(xiàn)代航天器設(shè)計(jì)融入多項(xiàng)碎片緩解技術(shù)。規(guī)避機(jī)動方面，現(xiàn)代空間態(tài)勢感知系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)跟蹤直徑大于10厘米的空間碎片，未來的衛(wèi)星需要配備自動碰撞規(guī)避系統(tǒng)。針對大型失效衛(wèi)星和火箭上的主動碎片移除技術(shù)正在快速發(fā)展，包括機(jī)械捕獲、電磁捕獲和激光消融技術(shù)等。