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美俄衛星相撞之影響評估

新聞出處:NSPO 2009/03/04

美國商用通訊衛星銥33 (Iridium-33)與俄國宇宙2251(Cosmos-2251)衛星於台灣時間二月十一日零時五十六分在西伯利亞上空(東經97.9 度、北緯72.5度),以每秒10公里的相對速度,發生史上首次兩顆完整衛星的相撞。相撞的原因可能是由於太空中的物體多達一萬七千多個,一般的相撞分析僅考慮軌道,並沒有將太陽輻射與月球重力等影響列入計算,加上量測出來各物體軌道位置有它的不確定度,其中衍生的誤差使得銥星錯失調整軌道的先機。

衛星在軌道上運行若配備GPS接收機,其位置準確度可達幾十公尺。一般衛星以雷達追蹤的準確度約兩百公尺,軌道參數通常表示成二行元素(two line elements)。衛星相撞預測的方法是根據兩顆衛星的二行元素計算交會點(conjunction),由於二行元素各自有誤差,交會點距離便有各種可能性。交會點距離容不下兩顆衛星同時穿越時將會導致相撞,相撞情形佔所有可能情形之比率稱作「相撞機率」。衛星高度接近時有可能相撞,而可能相撞的衛星通常多達數百顆。因此,衛星相撞預測必須針對幾萬種組合進行模擬,計算量十分龐大。

相較於2007年,中國發射飛彈擊毀一顆位於870公里的風雲一號衛星(FY-1C),造成約4000個太空碎片散佈在低地軌道上;此次撞擊產生的碎片,截至三月三日止,追蹤到的數量超過400片,都在鄰近的高度,以每秒約7.5公里的速度運行,預估在未來一兩個月內,碎片彼此之間的距離會漸漸拉開,可以追蹤到的碎片數量還會持續地增加。台灣的福衛二號位在約900公里的軌道上,福衛三號六顆衛星分布在700至800公里的軌道上,七顆衛星均暴露在Iridium-33/Cosmos-2251碎片帶中,如下軌道分佈圖所示。

根據國研院太空中心分析的結果顯示,福衛系列被其他衛星或碎片的碰撞機率最高為十萬之一,風雲一號的碎片仍然是最大的威脅。由於福衛二號及福衛三號衛星均有配備推進器,必要時可以調整軌道加以閃避。

此次撞擊是發生在789 公里的高空,大部份的碎片約在500 到 1000 公里之間,不會進入大氣層中。碎片即使進入氣層也應會燒毀,對地表不會產生威脅。


福衛二號(藍色軌道)、福衛三號星系(粉色軌道)、及Iridium-33碎片(白色軌道)、Cosmos-2251碎片(綠色軌道)軌道分佈圖