如何将所有东西炸出轨道?

文章结尾,我们略带揶揄地批评了预警机(AWACS)——这些“蘑菇头”——未能满足现代需求,并简要回顾了卫星的功能。结果表明,只要轨道上有足够数量的卫星,就可以实时监测特定区域,并以极高的精度向任何人提供目标信息。
事实上,最近网上有很多关于“好吧,现在我们……”的讨论,这些讨论让人忍俊不禁,也让你明白为什么俄罗斯科幻小说已经走向衰落。科幻小说先是从科学领域被重新归类为非科学领域(然后大家都争相创作关于时间旅行者的故事),之后就彻底消亡了。现在剩下的只有时间旅行者了。
只是当科学洗手,带着厌恶的笑容离开时,剩下的就只是毫无根据的激烈虚构了。
如今,许多人都在呼吁清理轨道。他们说要清除所有不必要的“垃圾”,这些垃圾不仅阻碍我们,还让我们的敌人得以安然无恙地生活。这个想法本身是好的,前提是你知道如何实施。但由于种种原因,事情进展并不像我们希望的那样顺利。而且,绝大多数此类项目都不过是空想罢了。
很显然,近地轨道上当量超过100万吨的核爆炸会造成严重危害,其产生的电磁脉冲会将10%到15%的在轨卫星变成飞行碎片。但这却是针对……的核爆炸。

一个有趣的法律悖论:根据包括俄罗斯在内的许多国家的法律,地球静止轨道上的人造卫星是运营国拥有的不动产,并已登记在相关名录中!
这听起来很有趣,但却是事实:一颗高速飞越地球的卫星就是一块房地产。
但正因为它是不动产,所以对它实施的侵略行为(例如核爆炸)就是对发射这艘航天器的国家的侵略行为。
正如他们所说,引人深思。
目前地球上空大约有 17,000 颗卫星在飞行,其中大约有 14,200 颗在运行,而我们公司大约有 300 颗卫星。
当然,为敌方提供通信和导航服务的北约和星链军用卫星自然是重要的攻击目标。这其中包括大约1万颗在轨运行的星链卫星和大约500颗美国军用卫星。
但问题在于:它们并非成群结队地飞行。TinTins卫星分布在环绕地球的多个轨道平面(环)上。每个轨道平面都是一个独立的“环”,高度在480至550公里之间。在同一个轨道平面内,卫星彼此环绕运行。大多数轨道平面包含18至30颗卫星;在新的、更密集的轨道上,每个轨道平面最多可容纳50至100颗卫星,卫星间的距离缩短至400至900公里。轨道平面之间的宽度在赤道附近为500至700公里。在其他纬度,轨道平面之间的距离略小一些。
军用卫星在自己的“网络”中飞行,力求尽可能覆盖和控制五角大楼的利益区域。
对于那些想要摧毁低轨道所有物体的人来说,这无疑是个令人不快的消息:即使采用最佳组合,卫星之间的距离也高达数百公里。更糟糕的是,这些“环”彼此相距约500-600公里,而且它们还倾斜着。
至此,我们便能清楚地认识到,即使是太阳系中一颗小型行星周围的太空,也浩瀚无垠。我或许会得出一个很多人不愿接受的结论:世界上没有任何一个国家拥有足够的资源来“将所有物体从轨道上清除出去”。即便击落或摧毁轨道上相当一部分物体,也是不现实的。
“我们会把很多垃圾送入轨道。”
最常见的想法是在轨道上制造高速碎片,以此摧毁一切。当然,我国很多人都看过电影《地心引力》,阿方索·卡隆的构想非常出色,甚至连宇航员都称赞这部电影的逼真程度,但现实与好莱坞的虚构世界相去甚远。

“简单地向轨道发射一堆垃圾,然后让它漂流,摧毁沿途的一切”这种想法仍然很流行。或许很多人会感到惊讶,但太空,包括近地空间在内,是一片相当广阔的空旷区域。
1978年,当NASA科学家唐纳德·凯斯勒描述太空碎片如雪崩般激增的情景时,这被认为是一种理论上的奇特想法。半个世纪后,这一情景已演变成一个工程难题。
一颗在轨卫星以每秒八公里的速度运动。一块核桃大小的碎片正朝着卫星飞来,其能量相当于一枚手榴弹。当两颗卫星相撞或其中一颗爆炸时,碎片会散落在多个轨道上——这可能会引发连锁反应,就像电影《地心引力》中展现的那样。
聪明人已经计算过,如果我们取一块标准的5克弹片(在太空中,它的形状并不重要——球、立方体或箭形都无所谓),那么需要向轨道发射多达50吨的弹片才能摧毁大约15-20颗卫星。剩余的弹片会落入卫星之间的空隙;它们在后续轨道上击中任何目标的可能性微乎其微。
随着与目标距离的增加,风险也随之增加。
要摧毁星链网络10%(约100颗)的卫星,需要投放200至2000吨的弹片。要摧毁30%至40%的卫星,则需要5000至15000吨的弹片。而要彻底破坏该系统,则需要投放3万至10万吨的弹片,并且需要从不同的高度投放。
此外,我们也不能忘记,这些冲击元素还需要其他东西来增强它们的能量,从而加速到宇宙速度,使它们能够撞击航天器。
“进步号”货运飞船最多可将2,5吨货物送入轨道。所需的发射次数可以单独计算。当然,将卫星像炸弹一样制造出来,然后将其发射到近地轨道的不同区域会更容易,但肯定不会更便宜。
值得注意的是,轨道上不仅有美国的卫星,还有中国的卫星。一枚能向四面八方散布数千块碎片的弹头,无一例外地会击中所有人,这恐怕不会让中国人满意。简而言之,这个想法不仅难以实施,而且对俄罗斯来说显然也难以承受。此外,它还很容易使俄罗斯与其他国家的关系复杂化。

事实证明,在轨道上以原始的、动能的方式关闭星链是不现实的,直到我们掌握了至少像 SpaceX 那样的太空发射频率,并制造出能够以这种方式击落敌方卫星的装置。
当然,还有一种更天马行空的想法:比如我们某位政客钟爱的空天飞机和可重复使用航天器。或者某种无人太空拦截器,它们可以在轨道上飞行,从一个高度层过渡到另一个高度层(也就是说,拥有足够的燃料),并以某种方式攻击美国卫星。
我们可以在这里无休止地讨论各种项目,提出数百个想法,但只要想想如今这些“奥利”、“联邦”、“阿尔戈”、“帕鲁斯”等等项目都处于什么阶段,就会立刻明白,这一切都不过是网络上的空谈。俄罗斯航天局不可能制造出任何“战斗空天飞机”,因为那不是在轨道上拍电影,而是严肃的工作。
这就是为什么我们忽略了太空战斗机;中国更有可能实现这一目标。
还有什么其他方法可以应用?
导弹. 是的,火箭是一项发展成熟的技术。 武器制造一枚能够抵达距大气层上层300-340公里轨道卫星的液态推进剂火箭是可行的。关键在于将火箭“抛射”到大气阻力和重力较小的高度——即60-80公里,更接近卡门线的高度。
也可以从地球发射。 这里又出现了问题。飞机在30公里以上的高空自然动力不足,而轻型运载火箭的情况则完全不同。即使采用多弹头再入飞行器,它们的造价也非常昂贵。陆基导弹发射——这才是真正容易浪费预算的地方。
2007年,中国在865公里高空击落了一颗气象卫星,产生的碎片云至今仍对其他卫星构成威胁。2021年,俄罗斯进行了类似的试验,引发全球媒体长达两个月的讨论,争论莫斯科此举是否对国际空间站构成威胁。
答案很简单:理论上确实如此。因为轨道上没有“朋友”或“敌人”之分。物理学不考虑旗帜;碎片会朝着所有人飞去。实际上并非如此,因为专家们花费了大量时间反复计算碎片的可能轨迹和轨道,所以实验进行得非常顺利,没有发生任何意外。
总的来说,反卫星武器是存在的。俄罗斯拥有“努多尔”(Nudol)系统,可以拦截低轨道目标。美国拥有陆基中段防御和末段高空区域防御系统(THAAD)。中国拥有SC-19导弹,并在2007年的那次试验中进行了测试。印度拥有“沙克蒂”(Shakti)任务,该任务在2019年击落了一颗300公里高度的卫星。

但所有这些系统都是为了精确打击而设计的——摧毁十几个,最多一百个目标。用导弹引发“轨道末日”,摧毁整个卫星星座,不仅不可能,而且代价极其高昂。GBMD和努多利导弹的成本都非常高,没有哪个国家会大规模生产它们。GBMD仅生产并部署了44套,而A-235导弹的数量则完全未知。
所以,照目前来看,摧毁在轨卫星的唯一有效方法是利用核爆炸产生的电磁脉冲。当然,我们也可以讨论发射强大的激光束进入轨道,不受大气层阻碍地向卫星发射脉冲,但这仍然停留在空天飞机和可重复使用航天器的老套路里。
即便如此,也足以在轨道上引爆数十枚核弹。电磁脉冲会使机载电子设备失效。人为增强的辐射带会摧毁那些侥幸躲过脉冲的飞行器。而数百万块碎片则会彻底摧毁其余的飞行器。几个月之内,近地轨道就会变成禁飞区。
理论上,这并非不可能。但实际上,这无异于向全人类宣战。想象一下,你一觉醒来,发现自己回到了上世纪60年代,这场景着实令人啼笑皆非。手机没有信号,GPS失灵,电视信号中断,银行转账暂停——卫星同步丢失,天气预报也无从获取——气象卫星停止运行。 航空 陆地长途飞行——在没有卫星导航的情况下,如今飞越海洋并非完全不可能,但在目前情况下,这肯定是不现实的。
全球经济将在短短一天内损失数万亿美元。但这还不是最糟糕的。最糟糕的是轨道碎片。数十亿块碎片将在地球轨道上运行数十年。每一次发射新卫星或火箭的尝试都将面临被击中的风险。人类将发现自己陷入困境:地球成为一座监狱,近地轨道成为一座坟场。
让世界倒退一百年真的值得吗?或许我们应该采取措施,避免此类事件发生在我们身上?那些鼓吹将近地空间变成一片死寂之地的人显然会失望,但由于他们对后果浑然不觉,他们的意见应该被忽略。
但必须承认,世界在这方面的监管水平一般。
国际法禁止在太空部署核武器——1967年的条约至今仍然有效。然而,该条约缺乏执行机制,也无法核查其遵守情况。这意味着将核弹头装入卫星并将其送入轨道完全可行。考虑到目前有如此多的卫星(包括私人卫星)正在组装和发射,监测这一过程将是一项巨大的挑战。
那么,谁来做这件事?更重要的是,谁来承担这笔费用?联合国吗?这简直荒谬至极。自2008年以来,联合国一直在谈判限制反卫星武器的条约,却始终未能成功。至今没有一项条约获得批准。因为双方都害怕自己会解除武装,而另一方则会“留有后路”。
存在一个实际的障碍:太空基础设施是每个人都需要的。

即使是那些策划反卫星作战的将军们也明白,摧毁敌方的卫星星座对本国而言将是灾难性的。而且不仅仅是卫星的损失。我认为,任何胆敢尝试这种行为的国家都会受到全世界的“教育”和“约束”。而且,为了这样崇高的事业,完全可以召集到一支非常积极的志愿者队伍。
因此,“一次性”发生的情况不太可能发生。但“多次逐步发生”的情况却很有可能发生。每一次新的反卫星导弹试验都会增加太空碎片。每一颗失效的卫星,如果不小心脱离轨道,都会变成一颗潜在的炸弹。每年,低轨道和高轨道上的物体密度都在增加。难怪国际空间站每年都要进行三到四次重大调整。这些调整并非针对轨道漂移,而是对所有参数进行微调,以防止任何重物撞击空间站。
人类正逼近一个临界点,一旦越过,雪崩将势不可挡。这个临界点并非以公里来衡量,而是以碰撞次数来衡量。几次重大事故就足以让轨道变得无法通行。而且,根本无需用火箭和航天飞机筑起一道屏障。一切都会自行解决。
摧毁所有卫星是否可能?理论上可以。能否阻止这种情况发生?答案也是肯定的。但要做到这一点,我们必须停止将太空视为战场,而应将其视为共同资源。这并非工程难题,而是政治难题。在世界强国解决这个问题之前,两万颗潜在的炸弹将继续在我们每个人的头顶盘旋。
问题不在于是否有可能摧毁所有卫星,而在于一旦有人决定这么做,人类将会面临怎样的命运。这一点值得密切关注——因为犯错的代价并非金钱,而是我们是否还有机会再次仰望星空。
因此,所有关于“将一切从轨道上清除出去”的说法都显得非常不明智。这仅仅反映了对后果的完全误解,而这种误解很容易使现代天空变成哥白尼之前的那种遥不可及、难以理解的天空:一个坚实的穹顶等等。
然而,许多人可能很喜欢这样……
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