国际空间站于2021年丢弃的装有九块旧镍氢电池的货物托盘(图片来源:NASA)
把房子砸穿总好过砸到我头。

撰文 | 冬鸢
审校 | clefable

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,突然砸中了他们位于那不勒斯市的房子。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WINK News的采访时说道。

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。

“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(International Space Station)。

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。其它运载飞船的设计,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年,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》(The New York Times)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(Fox News)、ABC新闻(ABC News)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。


参考链接:
https://blogs.nasa.gov/spacestation/2024/04/15/nasa-completes-analysis-of-recovered-space-object/
https://images.nasa.gov/details/iss064e041512
https://www.esa.int/Space_Safety/Space_Debris/Reentry_of_International_Space_Station_ISS_batteries_into_Earth_s_atmosphere
https://www.esa.int/Space_Safety/Space_Debris/About_space_debris
https://www.esa.int/Space_Safety/Space_Debris/Space_debris_by_the_numbers
https://arstechnica.com/space/2024/04/trash-from-the-international-space-station-may-have-hit-a-house-in-florida/2/
https://www.scientificamerican.com/article/space-junk-from-the-international-space-station-may-have-struck-a-home-in/
https://arstechnica.com/science/2018/10/a-soyuz-crew-makes-an-emergency-landing-after-rocket-fails/
https://www.nytimes.com/1969/07/05/archives/soviet-space-debris-hits-japanese-ship-injuring-5.html
https://www.nature.com/articles/s41550-022-01718
https://www.foxnews.com/science/woman-hit-by-space-junk-lives-to-tell-the-tale
https://abcnews.go.com/Technology/story?id=98700

作者 环球科学

《环球科学》杂志