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国际空间站掉下来的垃圾,把人家房子砸了个窟窿

环球科学 科普中国
2024-08-23


把房子砸穿总好过砸到我头。


美国东部时间 3 月 8 日的下午,美国佛罗里达州的居民亚历杭德罗·博特罗(Alejandro Otero)正在外旅游,而他独自在家的儿子打来的一通电话,让他不得不提前终止这次旅行


当天下午 2:34,一个从天而降的不明物体,突然砸中了他们的房子。该物体击穿屋顶,穿过了两层楼,并砸入了地板里。“当时发出了十分巨大的声音,(这个物体)差点就砸到我儿子了。”博特罗后来在接受当地媒体的采访时说道。

对房子的损坏(图片来源:WINK News)


对房子的损坏(图片来源:WINK News)


接到儿子电话后,博特罗的第一反应是陨石砸中了自己的房子。但当他回到家,将这个物体从地板下取出来后,他发现这个 “天外来物”更有可能是人造的


“从顶部形状可以看出来,它最初应该是圆柱形的物体,在穿过大气层时,顶部金属在燃烧中融化,(从而变成了这样的形状)。” 博特罗说。

该“天外来物”样貌(图片来源:WINK News)


“我当时感觉自己在发抖,我完全不敢相信。什么东西能以如此大的力量落在我的房子上,造成如此大的损害?” 博特罗继续说。


此次“高空抛物”,最大的嫌疑来自地球上空约 400 千米的国际空间站

国际空间站(图片来源:NASA)


空间站丢的


故事可能得从 2018 年 10 月的某天讲起。那一天,美国航空航天局(NASA)宇航员尼克·黑格(Nick Hague)和俄罗斯宇航员阿列克谢·奥夫奇宁(Aleksey Ovchinin)本该在哈萨克斯坦乘着俄罗斯“联盟号”(Soyuz)运载火箭启程,前往国际空间站。然而,火箭在起飞不久后,助推器失灵,没能成功进入轨道,两位宇航员只能返回地面,没有按计划到达国际空间站。


黑格此次前往国际空间站的任务之一是帮助空间站升级电力系统。他会到空间站外进行太空行走,帮助换掉原来的镍氢电池,并安装新的锂离子电池。可惜黑格并没有按时到达空间站。


但问题是,第一批锂离子电池已经由日本的 HTV 货运飞船运送至了国际空间站。原本的计划是,被这一批锂离子电池替换的旧镍氢电池,将由同一艘 HTV 货运飞船带走。但由于黑格没能登上空间站,NASA 只好暂时取消此次换电池的太空行走任务,将锂离子电池留在空间站,等待下一个能执行该任务的宇航员到来。


这艘 HTV 货运飞船也只能直接离开,并未带上镍氢电池。而替换下来的旧镍氢电池,就只能由下一次到来的 HTV 货运飞船带走。由于每艘飞船的载货量都是固定的,所以 HTV 货运飞船没办法一次性带走两倍数量的旧电池。


于是,随后每一次 HTV 货运飞船运来新一批的锂离子电池,都会带走上一批替换下来的旧镍氢电池,直到 2020 年最后一艘 HTV 货运飞船离开国际空间站。但这时,空间站上还剩下最后一批镍氢电池没有带走

最后一艘 HTV 运载飞船载着镍氢电池离开空间站(图片来源:NASA)


这个装有九块旧镍氢电池的货物托盘,编号为 EP9,总重量相当于一辆大型 SUV。但由于此后,日本开始改用新的运载飞船,因此不再会有 HTV 运载飞船来到国际空间站了。其他运载飞船的设计,比如 SpaceX 的龙飞船(Dragon),没有办法装下 EP9 将其运走。换句话说,只有 HTV 货运飞船,才能运走 EP9,但 HTV 已经不会再来了。


国际空间站的每寸空间都很宝贵,而 EP9 这样的大物件,自然不能一直留在空间站上。


于是 NASA 做了一个决定,它们计划直接丢掉 EP9——这也是国际空间站丢弃过的最大太空垃圾(space debris)。2021 年 3 月 11 日,当国际空间站运行至中美洲以西太平洋上空约 418 千米处时, NASA 的地面控制人员操控国际空间站上的机械臂,将 EP9 从空间站上释放,丢入了太空。


当时 NASA 表示,EP9 将会绕地球漂浮 2 至 3 年,然后坠入大气层,并在其中完全燃烧。

空间站丢弃 EP9(图片来源:NASA)


大约三年后,在今年的 3 月 8 日,EP9 终于完成了它在太空的旅程,它在墨西哥湾的上空一头扎进地球大气层,开始剧烈燃烧。欧洲空间局(ESA)的“太空垃圾和独立安全办公室”(Space Debris and Independent Safety Offices)密切跟踪着 EP9 随后的动态。ESA 表示:“电池的总质量估计为 2.6 吨,其中大部分可能在重返大气层期间燃烧殆尽。虽然有些部分可能会落到地面上,但伤亡风险(人员被击中的可能性)非常低。”


而最后的结果大家已经知道了,EP9 其中一块碎片并没有在重返大气层的过程中完全被烧掉,也并没有直接落入墨西哥湾,而是落向了旁边的佛罗里达,最终击中了亚历杭德罗·博特罗的房子。


为了确认击中博特罗房子的物体就是 EP9 的碎片,NASA 与博特罗取得了联系,将该物体送到了 NASA 位于佛罗里达州的肯尼迪航天中心。通过分析该物体的尺寸、特征和材料,并将其与 EP9 上的硬件相对比,NASA 最终确定,该物体是 EP9 上的一根支柱,用于将电池固定在货物托盘上,由铬镍铁合金制成,重 0.7kg,10cm,直径 4cm。

该物体与完好支柱对比(图片来源:NASA)


之后,NASA 和国际空间站还将进行更深入的分析,比如通过物理模型来探究 EP9 在重入大气层过程中升温和燃烧的过程,从而确定该支柱为何最终会存活,并到达地面。


太空里全是垃圾


被国际空间站扔入太空的 EP9,只是众多太空垃圾的一个。


人类越来越频繁的太空活动,也让太空垃圾越来越多。根据 ESA 的数据,截至 2023 年 10 月 6 日,人类已经成功向太空发射了约 6500 枚火箭,在地球轨道上放置了约 16990 颗卫星,尚在工作的有 9000 颗。


而停止工作的卫星、火箭推进器、航天器和空间站丢弃的物件……充满了地球上空的轨道,成为了太空垃圾。目前仅美国“空间监视网”Space Surveillance Network,SSN定期跟踪的太空垃圾数量就约为 35150,而实际太空垃圾数量只会更多。


截至 2016,太空垃圾的增长(来源:ESA)


这些太空垃圾的积累让地球上空变得越来越拥挤,为以后和当下的太空任务造成了很多困扰。国际空间站就曾多次为避开太空垃圾,而调整轨道。


至于太空垃圾对地面的影响。ESA 表示,大约每一周就会有一个较大的空间物体(space object)通过大气层冲入地球,不过大部分碎片在到达地面之前就已经完全燃烧了。大多数航天器、运载火箭和运行硬件的设计都是为了尽量让其在大气层中完全燃烧,从而降低相关风险。


但此次 EP9 事件告诉我们,太空垃圾也可能会威胁地面。事实上,这已经不是第一次太空垃圾砸向地面,并威胁人身安全的事件了。据《纽约时报》报道,1969 年,前苏联航天器的碎片击中了西伯利亚海岸附近的一艘日本小船,造成 5 人受伤。据福克斯新闻、ABC 新闻等多家媒体报道,1997 年,美国俄克拉荷马州的一位女性居民也曾被火箭的碎片击中过肩膀,好在并未受伤。


而以后,人类向太空发射的航天器只会越来越多,也不知道此类事件,会不会越来越多。


参考文献

[1]https://blogs.nasa.gov/spacestation/2024/04/15/nasa-completes-analysis-of-recovered-space-object/

[2]https://images.nasa.gov/details/iss064e041512

[3]https://www.esa.int/Space_Safety/Space_Debris/Reentry_of_International_Space_Station_ISS_batteries_into_Earth_s_atmosphere

[4]https://www.esa.int/Space_Safety/Space_Debris/About_space_debris

[5]https://www.esa.int/Space_Safety/Space_Debris/Space_debris_by_the_numbers

[6]https://arstechnica.com/space/2024/04/trash-from-the-international-space-station-may-have-hit-a-house-in-florida/2/

[7]https://www.scientificamerican.com/article/space-junk-from-the-international-space-station-may-have-struck-a-home-in/

[8]https://arstechnica.com/science/2018/10/a-soyuz-crew-makes-an-emergency-landing-after-rocket-fails/

[9]https://www.nytimes.com/1969/07/05/archives/soviet-space-debris-hits-japanese-ship-injuring-5.html

[10]https://www.nature.com/articles/s41550-022-01718

[11]https://www.foxnews.com/science/woman-hit-by-space-junk-lives-to-tell-the-tale

[12]https://abcnews.go.com/Technology/story?id=98700&page=1


策划制作

来源丨环球科学(id:huanqiukexue)

责编丨王梦如

审校丨徐来 林林


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