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假如地球上的人造卫星全部坠毁

2016-03-23乔治·德沃尔斯基赵天

奥秘 2016年2期
关键词:太阳风暴人造卫星全球定位系统

乔治·德沃尔斯基++赵天

如今,虽然我们还不可能到月球上度假,但事实是我们已经进入太空时代。从军事侦察和通讯到电视和汽车导航系统,以及手机、互联网、取款机、股票市场、紧急救援服务以及国家电网,全都依赖于人造卫星,卫星已经成为现代社会不可或缺的组成部分。现在就让我们脑补自虐一下,假设所有的卫星突然之间全部消失,将发生些什么?

卫星被摧毁的可能性

在至少三种较为可信的场景下,全部,或者说大多数卫星都无法正常运行的一幕,是很可能发生的。

首先是外层空间战争破坏卫星。美国政府某智库,弗吉尼亚州的乔治 C.马歇尔研究所所长杰夫考特认为,未来可能出现的外层空间战争,交战双方可以从地面对人造卫星发起物理攻击,以阻断卫星通信,攻击的方式如释放颗粒云攻击、部署高空气象监测火箭或者引爆高空核设备等。

其次是大规模太阳风暴摧毁卫星。19世纪,英国曾有一位名叫卡林顿的天文爱好者观测到一次异常强大的太阳风暴事件,史称“卡林顿太空天气事件”,科学家相信假如再发生一次类似规模的太阳风暴,地球文明将遭受巨大的破坏。对此,《今日宇宙》杂志社的弗雷泽凯恩解释道:“当太阳磁暴的高能粒子扫过地球时,它携带的电荷量是极其巨大的,对那些运行轨道靠近地球的卫星来说,它们中的大部分会受到地球磁场的保护;但是对在更高轨道上运行的卫星,特别是在地球同步轨道上运行的卫星来说,就不那么幸运了,在磁暴期间,整个卫星都会被加载上电荷,而后这些过量的电荷可以进入卫星组件,并且把它们烧毁。”

凯恩表示,在当下,就有几百个地球同步卫星绕地球运行,包括在大约2万千米高空围绕地球运行的GPS卫星网络。而面对太阳风暴,它们都是很脆弱的。

最后,还要考虑到凯斯勒现象。2013年上映的电影《地心引力》,对凯斯勒现象有所描述。电影中,俄罗斯用导弹摧毁了一颗报废卫星,无意中竟引发了一连串连锁反应,形成一个不断膨胀的轨道空间碎片云。碎片云所到之处,所有物体——包括卫星、空间站以及宇航员——统统被消灭。令人不安的是,凯斯勒现象的发生是极其现实的,并且随着人们将越来越多的物体送入太空,轨道将越来越拥挤,凯斯勒现象发生的可能性也稳步升高。

那么,假如以上任意一种情况发生,等待我们的将是什么呢?

面临太空垃圾威胁

在太空中,即使一滴油漆,也能造成可怕的撞击。假如凯斯勒现象发生,一颗卫星的碎片击中其他卫星,便会引发连锁反应,甚至有可能摧毁这一轨道中的大部分卫星。美国外交关系委员会最近公布的一份报告对太空碎片引发核战争的可能性进行了预测,美国的卫星数量占全球总量的43%,其中大部分是军用间谍卫星,外交关系委员会的报告指出,试射产生的太空垃圾碎片,能够轻易摧毁一颗美国军用卫星,引发灾难性后果,譬如区域性冲突甚至战争!

通信遭到破坏

假如失去所有的人造卫星,我们会注意到我们沟通的能力、共享信息的能力、进行交易的能力将大幅降低。

“如果我们失去了通信卫星,那么就没有什么带宽可言了。”天体物理学家乔纳森麦克道尔说。乔纳森麦克道尔是参与钱德拉太空望远镜项目的科学家之一,同时还是哈佛大学史密森尼天体物理中心的创始人。

麦克道尔表示,随着远距离通信卫星被摧毁,远距离通信的重担将落在海底电缆和陆基通信系统身上。但是,随着通信卫星被摧毁,很多通信方式也将在瞬间消失。比如,所有的国际长途电话和数据传输都不得不改道发送,这将给地面和海底电缆施加巨大的压力,过多的数据传输请求将使这些系统的容量发挥到极限,从而使许多电话无法拨通;数以亿计的互联网连接将消失或严重超载;大约同样数量的手机将无法使用。

咱们的时间和汽油将浪费在公路上

我们都知道,全球定位系统实际上指的是一个卫星群,为卫星导航系统提供数据。打开汽车上的卫星导航仪,它能在短短几秒钟内确定你的方位,只存在几米的误差。此外,导航仪还能为你提供最佳行车路线,节省你宝贵的时间和汽油。

根据谷歌公司最近委托进行的一项研究,卫星导航每年为驾驶者节省的时间超过10亿小时;节省的燃料达到10亿加仑,约合38亿升,价值220亿美元。想象一下,假如没有卫星导航,那么过度依赖此设备的“路痴”们,将耗费多少时间和油钱在那一条条熟悉的街道!

导航的失效将影响航空和金融!

现代化的飞机很多都使用GPS,尽管有备份系统存在,但是航空公司依旧使用GPS来规划最省油和最快捷的航线。没有GPS和通信卫星,飞机控制器在通信和规划航线上将面临巨大的困难。航空公司将不得不退回到先辈遗留下来的导航系统和程序上。考虑到今天航空交通的庞大数量,事故恐怕就难以避免了。

GPS 并不单单提供定位服务,它还提供授时服务。全球定位系统系统内的每一颗卫星都安装了原子钟,原子钟的误差每30万年只有1秒。基于这一点,很多需要精确计时的组织和机构都使用全球定位系统,从手机网络到电网,再从股票市场到取款机,包括很多公司的IT系统也使用GPS。假如人造卫星全部失效,全球定位系统被毁,股票市场将关闭,手机和取款机将停止工作,电力供应也会发生故障。

此外,其他受到影响的系统还包括:采用GPS导航的海上货运系统、供应链管理系统和交通枢纽。

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