不平坦的航天器“回家”之路

文/ 邢強

對于空間站或者其他大型近地軌道航天飛行器來說，有進入軌道的時候，終究也會有完成使命，再入大氣層，重回地球懷抱的時候。本文要和大家一起探討如下幾個問題：為什么要選取航天飛行器的再入埋葬區域？目前，地球上最理想的再入埋葬點在哪里？在人類技術發展史上，有哪些驚險刺激的再入事件，或者說，有哪些航天飛行器的再入過程在如今依然是值得我們細細品味的呢？

鮮為人知的墜落

1977年12月25日，正值圣誕節，一派歡天喜地的場景。美國火箭設計師殷麥曼·英迪在加州的小型聚餐上，悄悄地坐到了前來參加學術會議的蘇聯衛星測控專家肖·霍簡恩布洛爾身邊。

“伙計，歡迎您能過來和我們聊一聊，聚一聚。這邊比莫斯科那邊暖和多了吧！”英迪向這位水平極高但因種種原因不便為外人所知的軌道設計大師湊了過來。肖·霍簡恩布洛爾已經年過40，他端起手里剩下不多的威士忌一飲而盡。然后用帶有濃重俄語口音的英語說：“小伙子，這邊的確暖和，人也都挺和善，就是酒不夠帶勁?！?/p>

英迪抓住時機，試著問出了糾結了他好多天的那個問題：“前輩！恕我冒昧。8天前，北美防空司令部的人來電話，把我叫到了他們的指揮中心。他們給我看了一顆衛星的變軌數據。那顆衛星我們賦予了編號10361。衛星的那些機動動作實在超出了我的想象，讓我眼花繚亂。請問前輩，我實在想不出該如何理解那些變軌動作。為什么要突然抬高80公里的軌道高度，又為什么突然做出另外一系列變化呢？”

肖·霍簡恩布洛爾凝視著年輕的英迪：“孩子，你們美國人有個說法來形容泄露的秘密，叫讓貓離開了袋子。今天，我出于一個科學家的良知，必須讓這只貓出來了。你們看到的，的確是蘇聯的衛星。在我們那里，叫做宇宙954號，是一顆核動力的高度機密的核偵察衛星。這家伙本來是用于監視你們在大洋中的水面艦艇和核潛艇的動作的。”

▲ 穿好防護服，奔赴加拿大的衛星回收小組的一名成員

殷麥曼·英迪大驚，好不容易穩住了坐姿，沒從高腳椅子上摔下來?！疤K聯的衛星軌道控制水平已經這么高了！原來那是一顆能夠在軌道上飛速穿梭的偵察衛星，而且是用核電池的！”

肖·霍簡恩布洛爾搖搖頭苦笑：“孩子，你說對了一半。這的確是一顆以核電池為能量來源的偵察衛星。但是，那些軌道機動并不是原設計的狀態。那顆衛星，我們已經失去她了。她在天上像一只受到驚嚇的小貓，我們抓不住，也哄不了。我告訴你，孩子，通知北美防空司令部，趕緊做好準備！衛星上有50千克鈾-235！不是鬧著玩的。我計算過，不出一個月，這家伙就得墜毀在加拿大西北部！”

殷麥曼·英迪驚地叫出了聲。手里的酒杯翻倒在吧臺上。

發現目標！1978年1月24日，協調世界時11點53分01秒，在北美防空司令部嚴陣以待的雷達手突然喊出了報告！

宇宙954號偵察衛星，攜帶50千克鈾-235放射性物質再入大氣層！在與大氣劇烈摩擦后，衛星在高空解體，殘骸像雨點般散落在加拿大西北部的努納武特、艾伯塔省和薩斯喀徹溫省3個省份。

好在北美司令部在1個月前就得到了預警。核小組快速行動。美國人、蘇聯人和加拿大人，手持輻射探測儀，貼著皚皚白雪，一寸一寸地搜尋和撿拾宇宙954衛星散落的放射性碎片。搜尋小組找到的第一塊宇宙954號衛星的殘骸馬上被拍了照片，留下了證據。

加拿大政府依據《空間責任公約》向蘇聯提出了604萬加元的索賠，并保留了未來出現與宇宙954號衛星相關的問題而進一步追償的權利。到1991年底之前，蘇聯陸陸續續向加拿大賠付了300萬加元。當然，隨著蘇聯的解體，賠付的工作也就停止了。甚至宇宙954號衛星的事情也少有人知了。

美蘇兩國工程師根據軌道和彈道計算結果和實際搜索情況，繪制了宇宙954號偵察衛星殘骸的散布區域?？梢钥吹?，幾乎斜跨了整個加拿大西北地區。50千克鈾-235核材料，就這樣播撒在北美洲的天空和大地之上。宇宙954號衛星的事件給了工程師們一個教訓：要為航天器預留好墜毀的地點，砸到人或者花花草草就不好了。

▲ 國際空間站

名為“尼莫”的歸宿

在近地軌道上運行的航天飛行器，大部分終將墜入大氣層，重新返回地球的懷抱。那么，如果有選擇的機會，到底應該把墜落地點選擇在什么地方呢？實際上，只有一個原則：盡量減少對地球上生靈的影響。

太平洋是地球上最大的海洋，面積1.813億平方公里。它從北極一直延伸至南極，其西面為亞洲、大洋洲，東面為美洲，覆蓋著地球46%的水面及約32%的總面積，比地球上所有陸地面積加起來還要大。

太平洋有多大呢？如果將地球的影像以一個比較特殊的角度截圖下來的話，大家或許會有一個更加直觀的印象。從太平洋上空來看地球的話，地球簡直就是一個大水球。如果外星人是從這個角度來認識地球的話，他們來的時候，一定不會攜帶車輛，而是會開著潛艇來吧。

顯然太平洋是個好選擇。畢竟地球上大部分的生物生活在大洋中和陸地表面，罕有一直生活在海面的。只要以后少用核燃料作為衛星的動力，往太平洋里扔一些鋼鐵鋁鈦復合材料還是可以的。

▲ 巨大的空間站，需要選擇合適的再入空域和海域

扔過飛鏢、投過籃、射過箭或者用槍打過靶的讀者有個體會，那就是拋射體一定得有個目標才能便于瞄準。那么，從宇宙空間投入茫茫太平洋，飛行器應該瞄準哪里呢？

這就是要瞄準一個圓的圓心。那個圓心，有個名字，叫做尼莫點。這個點，到最近的陸地南極洲的馬厄島的距離也足足有2688公里！這是地球上能夠找到的，距離陸地最遠的地方。讀過科幻大師儒勒·凡爾納的作品的讀者是不是已經想起來了？沒錯！尼莫這個名字就是為了紀念《海底兩萬里》中的鸚鵡螺號潛艇的尼莫船長而起的。追本溯源的話，“尼莫”一詞來自拉丁語的“Nemo”，本意是“無人”的意思。

距離尼莫點最近的陸地為3座遙遙相望的南半球島嶼：皮特凱恩群島中的迪西島、復活節島西南角的莫圖努伊島、南極洲外海的馬厄島。這3座小島分別位于尼莫點的北方、東北方及南方，到尼莫點的距離都超過了2688公里。以尼莫點為圓心，以2688公里為半徑，就能夠畫出我們在地球上能夠畫出的最大的一個不包含任何陸地的圓形。

這個圓形的面積，與整個北美洲相當。想一想，國際空間站的軌道高度在400公里左右。通常情況下，空間站上的航天員比地球上的任何一個人都要更接近尼莫點??！

▲ 航天器的最終歸宿—“尼莫” /唐釥鑒

傳統的漁場大多靠近陸地，因為匯入大洋的河流為海洋中的生物帶來了至關重要的有機物。而尼莫點距離陸地實在是太遠了，陸地上的有機物很難惠及此處。又由于南太平洋環流的原因，這片水域甚至也甚少和海洋中的其他水體發生大規模的交換。因此，即使是帶有輻射的航天器殘骸墜落到這里，其影響也會比在地球上其他地方小得多。

尼莫點周邊海域的魚蝦蟹數量極少。近幾十年來，只發現有巨鯨和巨型章魚偶爾路過此處，另外就是尼莫點海底的深海熱泉周圍的細菌了。如此看來，尼莫點附近可以說是地球上生物最少的大塊連續區域了。尼莫點的精確坐標為：南緯48°52.6′S，西經123°23.6′W。這里才是名副其實的天涯海角?。?/p>

偶有失手的再入

歐空局的5艘ATV貨運飛船最終也都投入了尼莫點。日本的6艘HTV貨運飛船同樣，也葬身于尼莫點。不過，馬有失蹄，工程師也有搞錯的時候。除了蘇聯的宇宙954號衛星向地球播撒了50千克鈾-235核燃料的失誤之外，實際上美國工程師也犯過小錯誤。

1973年5月14日，協調世界時17點30分00秒，美國天空實驗室搭乘專門為其改進的土星5號運載火箭升空。1979年7月11日，也就是“阿波羅11號”成功登月后的第10年，天空實驗室在太空中平穩運行了2249天、繞地球34980圈后，準備返回地球了。

為了精確測定軌道，美國宇航局專門派出了遠洋測量船。按原計劃，天空實驗室也是要落到大洋里的。但是，彈道計算工程師把再入彈道算錯了！

當然，這個誤差比愛好者忽略大氣計算的彈道還是要精確得多，實際誤差僅為4%。（而且這個誤差是由突發的太陽風暴改變了大氣層局部區域的溫度和密度造成的。由此可見，在彈道計算中，靠譜的大氣模型是非常重要的。）

但是，這個誤差導致的后果，是天空實驗室的落點偏了很遠。本來是讓天空實驗室繞地球34982圈的，結果，計算誤差和一些偶然因素使得它不得不在第34981圈的時候提前再入大氣。

1979年7月11日這一天，澳大利亞珀斯地區的居民被4聲接連不斷的巨大響聲驚得沖出了戶外。這是天空實驗室再入大氣層后，4塊較大的殘骸發出的超聲速音爆聲！天亮后，珀斯地區居民找到的一塊天空實驗室的殘骸。

▲ 再入大氣層后，正在分解焚毀的歐洲貨運飛船

▲ 被人們撿起，最終送到博物館的天空實驗室再入大氣層之后落在澳大利亞珀斯的殘骸

當地的警長及時趕到，了解到情況后，他轉過身來在小本子上寫著些東西。你猜，他寫的啥？他是在給美國宇航局開了一張400澳元的罰單，原因是該局在鎮子上亂丟東西。

當時，正值澳大利亞的珀斯承辦環球小姐評比大賽的籌備期間。美國天空實驗室墜落在澳大利亞珀斯的殘骸被運到了選美現場，著實也是讓各方佳麗們飽了眼福。據說，當時有人形容獲勝的佳麗有火箭一般的挺拔身姿，有天空實驗室一般的堅韌毅力?？雌饋?，那是一個以太空為美的時代。

那塊殘骸，后來交還給美國宇航局了嗎？答案是不光沒還，連物證都給運到博物館啦！那張400澳元的罰單從1979年一直躺到了2009年，整整30年，美國宇航局硬是沒有繳納！

▲ 美國用于跟蹤天空實驗室在軌運行情況的遠洋測量船

后來，有一位叫斯科特﹒巴利的電臺主持人知道了這件事，就在節目中向聽眾朋友們說了。聽眾們踴躍捐款資助，不一會兒，捐款額就遠遠超過了400澳元。主持人也就連本帶息把款子交給了澳大利亞珀斯警方，這才算是了結了一樁持續30年的心事。

經作者統計，共有6個禮炮號空間站、1個和平號空間站、142艘進步號貨運飛船、5艘歐洲貨運飛船、6艘日本貨運飛船墜入了尼莫點附近海域。

其中，進步號貨運飛船的精度最高。另外，實際上還有大量軍用衛星悄悄地墜入了尼莫點。畢竟這里是最難被地面雷達偵測到的區域，而且即使有殘骸漂在海上，也會在南太平洋環流的作用下繞圈，很難被沖到海岸上。太空探索技術公司也在這里有航天器遺留物。

算起來，有近300個軍用和民用航天器墜入了人類工程師瞄準的無人少生物海域。未來（2024年到2027年），國際空間站也將會墜落在尼莫點附近海域。