最近,，好萊塢動作電影《極限特工3》正在熱映,，影片講述了全球衛(wèi)星網(wǎng)絡被幕后黑手控制，揚言要定時讓每顆衛(wèi)星墜落到地球,，以達到其犯罪目的,。為此，美國政府請回了身懷絕技的桑德·凱奇,，由他帶領一組特工小隊奪回控制設備“潘多拉盒子”的故事。不過,，看過電影的觀眾可能會有疑問,，人造地球衛(wèi)星真的能那么容易就被控制嗎?太空中的衛(wèi)星墜落并砸中人的幾率究竟有多大呢?
首先，我們來看看人造地球衛(wèi)星是如何開展工作的?
當完成一系列測試準備工作后,，運載火箭將人造地球衛(wèi)星從地球表面發(fā)射進入太空,，火箭完成空間運輸使命后與衛(wèi)星分離。衛(wèi)星入軌點的軌道速度就叫“入軌速度”,，入軌點的位置確定后,，入軌速度的大小和方向就決定了衛(wèi)星的軌道形狀。衛(wèi)星軌道是衛(wèi)星繞地球運行的軌道,，它呈一條封閉的曲線,，這條封閉曲線形成的平面叫衛(wèi)星的軌道平面，軌道平面總是通過地心的,。衛(wèi)星的軌道雖然不外乎圓形和橢圓形兩種,，但方向和形態(tài)卻是千差萬別，究竟采用哪種形狀的軌道,，則是由衛(wèi)星的功能和用途決定的,。
衛(wèi)星在天上的飛行狀態(tài)是由衛(wèi)星的地面測量控制系統(tǒng)來管理的，衛(wèi)星的地面測量和控制是一個非常重要,、精細和復雜的工作,。
衛(wèi)星的地面測控系統(tǒng)由測控中心和分布在各地的測控臺,、站(測量船和飛機)進行，在衛(wèi)星與火箭分離的一剎那,，測控中心要根據(jù)各臺站實時測得的遙測數(shù)據(jù),，解算出衛(wèi)星的空間位置、速度和姿態(tài)參數(shù),，判斷衛(wèi)星是否入軌,。入軌后，測控中心要立即算出其初始軌道根數(shù),，并根據(jù)各測控臺站發(fā)來的遙測數(shù)據(jù),，判斷衛(wèi)星上各種儀器工作是否正常，以便采取對策,，這些工作必須在幾分鐘內(nèi)完成,。
衛(wèi)星進入第二圈飛行時，負責跟蹤的測控臺站要立即捕獲目標并進行精確測量,。測控中心利用這些數(shù)據(jù),，計算出精確的軌道根數(shù)。
衛(wèi)星在整個工作過程中,，測控中心和各測控臺站還有許多繁重的工作要做,。其一是不斷地對其速度姿態(tài)參數(shù)進行跟蹤測量，不斷地精化其軌道根數(shù);其二是對星上儀器的工作狀態(tài)進行測量,、分析和處理;其三是接收衛(wèi)星發(fā)回的科學探測數(shù)據(jù);其四是由于受大氣阻力,、地球形狀和日月等天體的影響，衛(wèi)星軌道會發(fā)生攝動而逐漸偏離設計的軌道,，因此要不斷地對衛(wèi)星實施軌道修正和管理,。
對于返回式衛(wèi)星，在返回的前一圈,，測控中心必須計算出市一圈是否符合返回條件,。如果符合，還必須精確地計算出落地的時間及落點的經(jīng)緯度,。這些計算難度很大,，精度要求很高，因為失之毫厘,，將差之千里,。返回決定做出后，測控中心應立即做出返回控制方案,，包括向衛(wèi)星發(fā)送各種控制指令的時間,、條件等等。衛(wèi)星進入返回圈后，測控中心命令有關測控臺站發(fā)送調(diào)整姿態(tài),、反推火箭點火,、拋掉儀器艙等一系列遙控指令。在返回的過程中,，各測控臺站仍需對其進行跟蹤測量,，并將數(shù)據(jù)送至測控中心。
人造衛(wèi)星擁有龐大,、精密的控制系統(tǒng)
由此可見,，為使衛(wèi)星在太空中正常地工作，必須有一個龐大的地面測控系統(tǒng)夜以繼日地緊張工作,。衛(wèi)星測控中心是這個系統(tǒng)的核心,。計算大廳是測控中心的主要建筑之一，那里聚集著眾多大型計算機,。除了看得見的硬件外,，還有許多看不見的軟件——對衛(wèi)星進行管理的軟件系統(tǒng)，包括管理軟件,、信息收發(fā)軟件,、數(shù)據(jù)處理軟件、軌道計算軟件,、遙測遙控程序和模擬軟件等,。這些硬件和軟件，既有計算功能,，又有控制功能,，它們是測控系統(tǒng)的“大腦”。
測控中心還有它的“神經(jīng)網(wǎng)絡”,，即通信系統(tǒng)，它通過大量的載波電路,、專向無線電線路,、各向都開通的高速率數(shù)據(jù)傳輸設備，把火箭發(fā)射場,、回收場以及各測控臺站等四面八方聯(lián)系起來,。
衛(wèi)星墜落、砸中人的幾率有多大?
世界各國迄今累計發(fā)射了超過數(shù)千顆衛(wèi)星,。一顆衛(wèi)星如果在“壽終正寢”后仍沿軌道飛行,，就存在和新衛(wèi)星相撞的危險，屬于太空垃圾,。因此,，國際條約規(guī)定，軌道高度在2000千米以下的衛(wèi)星須在結束使命25年內(nèi)落地銷毀。衛(wèi)星結束使命前會收到讓其降低高度的命令,，最終墜向地球,，當然，因故障失控而只好等著自然墜落的衛(wèi)星也不在少數(shù),。
從上世紀70年代到80年代起,，每年約有200枚火箭和衛(wèi)星墜落，最近每年也有50枚左右,。其中大部分在大氣層燃為灰燼,，每年只有數(shù)枚衛(wèi)星的零部件落到地面。
一般來說,，衛(wèi)星零部件殘骸砸中人的概率是數(shù)千分之一,，砸中某個特定人員的概率是幾十萬億分之一，遠遠低于在交通事故的概率,。衛(wèi)星有一項標準,，即在墜向地球時砸中地面人員的概率要降至萬分之一以下。
目前我們是如何控制衛(wèi)星墜地威脅的?
衛(wèi)星一邊繞地飛行,，一邊在稀薄邊緣大氣層摩擦作用下逐步降低軌道高度,。當衛(wèi)星在扎進高度130千米附近的高密度大氣層后，由于空氣阻力增加,，高度驟降,，就會在摩擦作用下開始自燃。由于大氣的狀態(tài)受太陽活動等因素影響瞬息萬變,，因此很難預測衛(wèi)星的高度何時開始驟降,。如果是通信中斷且失控的衛(wèi)星，還存在難以掌握正確高度的問題,。
目前有5種可行的控制衛(wèi)星墜地威脅的方法：
1.把退役衛(wèi)星轉移至不妨礙其他航天器運行的軌道,。
2.將退役衛(wèi)星引導墜入指定海域。
3.體積較小的衛(wèi)星可以任其自由墜落,，在大氣層中完全燒毀,。
4.當衛(wèi)星墜至距地球很近的太空軌道時，用反衛(wèi)星武器將其炸成碎片,。這種方法通常只對涉密衛(wèi)星使用,，因為如果實施得不好，衛(wèi)星碎片向上飛,，產(chǎn)生更多的太空垃圾,。
5.使用航天飛機等大型載人航天器捕捉退役航天器，帶回地面,，但由于美國航天飛機退役,，目前這種方法已經(jīng)無法實施,。