卫星撞击对地球有多大伤害

　一颗约6吨重的失控卫星要砸向地球
　　据报道，这颗“高层大气研究卫星（UARS）”1991年由“发现”号航天飞机送入轨道，携带10台科学仪器，主要用于测定上层大气风速、温度和臭氧物质成分，造价7.5亿美元。卫星高3米，直径10米，重量约6吨，2005年燃料耗尽后报废。
　　美国宇航局轨道碎片负责人说，该局通常引导废弃卫星进入太空中的所谓“死亡轨道”或者坠入大海，但由于“高层大气研究卫星”燃料不足，地面已无法对其进行引导。“重返地球日期估计在9月23日，前后误差一天。返回地球的日期比预期提前是因为最近几天太阳活动明显增强。”航天局在其网站上公布的一份声明说。
　　“尽管在返回途中卫星会裂成许多块，但并不是所有部件都会在穿越大气层时烧毁，有可能出现部分部件砸到地面上的可能，航天局估计碎片会出现在方圆800公里的范围内。”声明说。
　　航天局现阶段只能将卫星坠落的范围划定在北纬57度至南纬57度内，理论上来说，卫星可能在这个区域内的任何地方坠落。但随着卫星不断接近地面，坠落地点范围可及时更新精确度。俄罗斯媒体推测，莫斯科就在卫星可能坠落的危险区域内。
　　美国宇航局称碎片击中地面上人的几率非常低，仅为3200分之一。由于地球表面高达75%是海面，卫星很有可能直接落入海中。美国宇航局与美国战略司令部联合太空行动中心对这颗卫星进行了严密监视，但只能在卫星进入大气层2个小时前，将实际坠落区域缩小。
　　看了这则新闻，可能很多人不明白其中的一些术语，什么是死亡轨道？为什么卫星在返回途中会裂成许多块？卫星是靠燃料来维持运行的吗？……江苏省天文学会秘书长李旻和中国科学院紫金山天文台科普部的张旸主任，给《发现》周刊逐一进行了解释。
　　天上掉黄金、掉馅饼的事不可能出现，但掉卫星的事情倒是出现了。最近，一颗名为UARS的美国卫星引起全球人的紧张，它因失控而要坠落地球，但具体坠落地点不知。消息一出，吓坏了地球人：卫星要撞地球了？要是砸到人怎么办？就没有办法阻止卫星撞地球吗？……虽然NASA一再强调卫星砸中人的几率很小，但依然不能消除所有人的顾虑，甚至有网友称：“如果卫星砸到我家房屋，要告到NASA一毛不剩！”
　　9月24日，这颗失控卫星终于“着了地”。但是，美国宇航局方面仍没有确定这颗“老卫星”具体的坠落地点和时间。而实际上，卫星撞地球，真有那么可怕吗？
　　□本版主笔 快报记者 戎丹妍
　　第一部分
　　卫星撞地球是怎样一个过程
　　1、问：卫星的运行轨道是怎么控制的？是用的什么物理原理？为什么能固定在一个轨道上？
　　答：卫星轨道控制，主要是依靠地球对卫星的万有引力把它束缚在轨道上，当卫星被送到某个确定的位置，并给予它一个适当的推力，它就会一直沿着固定的轨道运转，不需要其他动力。随便什么东西送上去都可以这样运转。
　　2、问：卫星的运行动力是依靠什么，为什么不能长期服役？为什么要用燃料，而不用太阳能？
　　答：燃料有两个用途，主要是用来改变轨道，以及供卫星本身工作使用。不是所有的卫星都需要燃料，而是根据需要，还有经济能力。像中国第一颗卫星“东方红一号”就没有燃料，只是作为实验释放的一个“铁疙瘩”，除了能播放东方红音乐，就没有其他需求。而如果一颗卫星需要在不同轨道上运行，那么就需要给它加一些动力，这种动力主要来自于卫星携带的燃料，也可以用其他一些办法来改变其轨道。
　　卫星也可以利用太阳能，主要是维持卫星上仪器的运转，现在还很难做到直接利用太阳能改变卫星的轨道。
　　3、问：既然能够固定地运行，为什么卫星还会有废弃的时候？
　　答：卫星的寿命有两个概念，轨道寿命和工作寿命。工作寿命是说，卫星的仪器工作到一定的时间老化了，不能使用了。提供给仪器的能量耗尽了，它就不能工作了。轨道寿命，主要是受大气阻力等各种作用力的影响，到了一定的时间，卫星要么坠毁，要么发生严重偏移、失控，轨道寿命结束了。
　　轨道寿命为什么会结束？因为卫星所受到的引力也不是不变的，还会受到其他一些物体的影响。太空中不止一颗卫星和地球，还有其他星体和物质，所以它受到的力也是不均匀的，当它运行到一定时间后，轨道可能就渐渐变化了，如果达到一定的程度，就可能坠毁，但一般都是坠向地球。另外卫星部件在太空中也会受到太空辐射的影响，慢慢老化。这些都会影响卫星的性能。
　　所以，当一颗卫星的使命已经完成，而且能量也快消耗完毕后，那么这颗卫星的“退休”年龄也就要到了。
　　4、问：当一颗卫星要废弃时，又是怎样把它引入所谓的“死亡轨道”或者坠入大海的？“死亡轨道”是什么？
　　答：“死亡轨道”是指相对安全、不太会影响到其他卫星或航天器运行的轨道。大部分废弃的卫星都会被安排到这些轨道，所以也造成了现在令人头疼的太空垃圾。
　　5、问：当卫星砸向地球时，为什么会被撕裂？
　　答：卫星在坠向地球时，因为和地球大气产生激烈的摩擦，摩擦产生高温，会导致卫星解体。在这种情况下，卫星受到潮汐力的“推波助澜”，会被拉扯撕裂成碎片。潮汐力是万有引力的效果，它使得潮汐发生。它源于在一个星体的直径上各点的引力场不相等。当引力源对物体产生力的作用时，由于物体上各点到引力源距离不等，所以受到引力的大小不同，从而产生引力差对物体产生撕扯效果。这种引力差就是潮汐力。
　　6、问：卫星在大气中为什么不能完全燃烧？新闻报道称有包括重约158千克的骨架部分在内的26个零部件(共计532千克)不能完全燃烧。
　　答：卫星撞向地球的燃烧情况要视其坠落的角度而定，它斜着划过大气层和垂直划过大气层所受到的摩擦力是不同的，因为走过的路程不一样。
　　大多数卫星被撕裂后经过大气层摩擦，基本上都会在大气层中被烧毁，很少会出现砸到地表的可能。而这次的卫星会落到地表上可能是因为比较大，属于大型卫星。卫星根据重量不同可以分为很多种：大型卫星是指大于3000kg（3吨）的卫星，中型卫星是小于3000kg（3吨）的卫星，小型卫星是小于1000kg（1吨）的卫星，迷你型卫星是150kg，另外还有微卫星，只有50kg。
　　卫星撞地球其实和陨石坠入地球是一个道理，而坠入地球的陨石一般直径超过1公里的才会对地球构成威胁。而卫星主要是因为一些精密器材比较坚固，可能在大气层中难以烧毁而落向地球。
　　7、问：NASA首席轨道碎片科学家尼古拉斯·约翰逊说：“太阳活动的变化因素太多，从而影响大气层对卫星的阻力。”太阳活动的变化为何能影响大气层对卫星的阻力？
　　答：太阳活动对大气层肯定会有影响，如果太阳活动剧烈，那么大气层的温度可能升高，大气分子也发生变化，另外，太阳活动的剧烈变化也会导致地球表面高层大气的电离状况发生明显改变，这些变化都会导致高层大气对卫星的阻力发生改变，从而对卫星的坠毁情况产生影响。
　　第二部分
　　失控卫星来了能阻止吗
　　1、问：对要撞来的卫星，很多人提出各种方案来阻止，比如：NASA科学家曾提出用导弹撞击卫星，令其偏离轨道，阻止与地球相撞；欧洲太空总署计划用宇宙飞船升空撞向卫星；还有利用“引力拖机”将卫星拖走；“太阳能收集仪”就等同于一面“太阳镜”，将太阳光重新聚焦成光束，直接射向卫星，利用太阳光压改变卫星的运行轨道。这些方法靠谱吗？
　　答：用导弹撞击卫星的技术早已经实现，不仅可以用导弹撞击卫星，还可以通过激光武器撞击卫星，这些技术中国也能实现。其他的用宇宙飞船升空撞卫星、用“引力拖机”将卫星拖走等，这些办法在理论上都可以实现，但目前技术上还没有实现。因为代价太大了，而且时间也不一定来得及，发射一个宇宙飞船的时间不是一时半会就能完成的，而失控的卫星可不等人，你不知道它什么时候失控，而一旦失控，很可能根本没有时间让你准备去摧毁它就撞来了。就如这次的卫星，从发布信息到坠落时间也就几天工夫。
　　2、问：那么，是否意味着我们根本没有时间去应对这些危机，只有等着卫星撞击地球呢？
　　答：正如新闻所说，NASA计算了人类个体被卫星残骸击中的几率，地球上某地某人被击中的概率约为1/3200，几乎不可能砸到人。卫星失控的本身概率很小，即便失控了撞向地球，也不是所有卫星都有残留物撞到地球上，即便有残留物撞到地球上，砸到人的几率也很小。到目前为止还没有发生过卫星砸死人的事情。
　　3、问：一旦卫星撞向地球，会有哪些危害？除了对人类构成威胁外，有报道称，卫星坠落还会造成空间污染，对正常的飞行器造成威胁。2008年，新闻就曾报道过一颗美国间谍卫星携毒物撞向地球，其中携带有一种肼燃料，肼是一种有剧毒的化学物质，这种物质人呼吸到后会产生头晕恶心等症状，如果大量呼吸会死亡。所以当时美国军方表示会发射导弹将其击碎。
　　答：卫星坠落带来的空间污染可能还没有发射卫星造成的污染大，即使是有燃料的卫星也不可能有发射过程中所用的燃料那么多，发射卫星或宇宙飞船过程中使用的推动剂很多都是有毒物质，发射时很大范围内都是没有人的。当然，如果有卫星落到地面，人还是不要轻易接近或触摸，毕竟你不知道部件里面会存在什么毒害物质。
　　4、问：对于太空垃圾，目前都有哪些处理方法？
　　答：目前的太空垃圾成千上万，现在唯一能做的就是对它们进行监控，这方面的工作只有美国等少数几个国家做得比较好，其他国家往往是根据美国的监控数据来进行监测工作。但现在能监控到的也只是部分，因为数量太多了，在太空广泛分布着，这些太空垃圾沿着自己的轨道运行的过程中，有些垃圾受到大气阻力的影响，轨道的高度逐渐降低，最终进入大气层烧毁。

地球毁灭