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人类到底往天上扔了多少东西?
前几天,一颗来自葡萄牙的小卫星,被分配到了一个很特别的编号:100000。
这个数字看起来只是普通的流水号,背后却有一个很尴尬的事实:人类发射到太空的卫星、火箭残骸和各种碎片实在太多,冷战时期设计的太空编号系统,终于被我们硬生生撑爆了。
作者声明:该图片由AI生成
上世纪60年代,美国工程师给太空物体编号码时,只留了五位数。他们当时已经觉得自己很有远见了,五位数最多能编到99999,这得发射多少卫星才能用完?
结果60多年以后,第6位数字真的出现了。
不过这里需要说明一下,编号达到10万,并不代表天上有10万颗正在工作的卫星。这个目录里既有正常运行的卫星,也有废弃的火箭助推器、脱落的零件、爆炸产生的碎片,以及暂时无法确认身份的神秘目标。
简单来说,只要一件东西进入轨道,并且能被地面雷达或者望远镜持续追踪,它就有可能获得一个编号。
哪怕只是一块漂浮在太空里的金属板,也得登记在册。
因为太空里的东西虽然看起来很小,速度却快得惊人。低轨卫星每秒可以飞行7-8公里,一块螺丝大小的碎片撞上卫星,效果差不多相当于高速飞来的炮弹。
你在地球上开车,前方掉了一块纸箱,顶多绕过去;在太空里,一块几厘米大的金属碎片,就可能直接把一颗价值几亿元的卫星打穿。
所以人类必须知道每件东西在哪里、往哪个方向飞、什么时候可能和其他卫星擦肩而过。
这就需要一套太空交通管理系统。
今天全球常用的一种卫星轨道数据格式,叫作卫星星历(TLE),翻译过来就是“两行轨道数据”。它会用两行固定格式的文字,把卫星的编号、轨道倾角、飞行速度、绕地周期、轨道衰减等信息记录下来。
你可以把它理解成卫星的身份证+列车时刻表。
作者声明:该图片由AI生成
只要把这两行数据交给计算机,软件就能大致算出这颗卫星什么时候从北京上空飞过,什么时候进入地球阴影,未来几天会运行到什么位置。
问题出在,这套格式实在太老了。
它最早按照上世纪60年代的计算机条件设计,当时的电脑内存小得可怜,数据还要存放在打孔卡片上,这张打孔卡片只有80列,位置固定,多一个字符都放不下。
今天的年轻人可能很难想象,当年的程序员写软件,连空格都舍不得浪费。
这有点像我们现在用Excel表格,姓名这一栏最多只能填5个字,以前大家的名字短,用着没问题;现在突然来了一个6个字的人名,整张表格立刻错位,后面的身份证号、地址、电话号码全被挤乱了。
卫星编号突破5位数以后,大量依赖老格式的软件,也出现类似的问题。有些程序会认为编号这一栏必须全部是数字,有些程序只读取固定的5个字符,第6位数字一出现,软件要么报错,要么把卫星认成另一件东西。
太空时代版的“千年虫”就这样来了。
千年虫,又叫做“计算机2000年问题”(简称Y2K)。是指在早期的计算机程序设计中,由于存储成本高昂,开发者习惯仅用两位十进制数(MM/DD/YY)来表示年份,导致系统在跨越千纪年(从1999年过渡到2000年)时,无法正确区分“2000年”与“1900年”而引发的逻辑错误和系统故障。
工程师当然早就知道这一天会到来,所以他们准备了新格式,比如使用CSV、JSON等现代数据结构,不再把每个字段死死限制在固定宽度里。
对于暂时无法升级的老软件,人们还设计了一个应急办法:编号超过99999以后,不直接填写六位数字,而是把第一位换成英文字母。
比如原本应该写成100000,可以用A0001来代替。这样做,虽然也能凑合着用,但只能缓解眼前麻烦。
因为电脑里的编号空间可以扩充,地球周围的轨道空间却不会跟着变大。
这才是整件事情真正值得担心的地方。
1957年,苏联发射了第一颗人造卫星“斯普特尼克一号”(Sputnik-1)。有意思的是,在美国建立的太空物体目录里,编号00001的不是卫星,而是把它送入轨道的火箭助推器。
因为那个助推器体积更大,在夜空中更亮。
当年很多人站在院子里抬头看见一个亮点划过,还以为自己看到了人类第一颗人造卫星,实际上他们看到的,很可能是后面跟着飞的火箭残骸。
那时候的太空非常空旷,一颗卫星飞过去,全世界都能把它当成大新闻。
今天情况完全变了。
一次火箭发射,可以同时放出几十颗甚至上百颗卫星。它们刚刚进入轨道时挤在一起,地面追踪系统甚至不能马上分清谁是谁,只能先给它们安排一批临时编号,等轨道逐渐分开,再确认每颗卫星的身份。
作者声明:该图片由AI生成
这有点像一辆大巴车里有20名穿着相同校服的学生,老师知道来了20个人,却暂时分不清哪个是张三,哪个是李四,只能先写成“临时一号”“临时二号”,等他们分开以后再核对名单。
太空目录里还有一类神秘目标更麻烦:雷达能看到它,却不知道它从哪里来,也无法和历史上的某次发射对应起来。这些目标可能来自秘密任务,也可能是多年前某个火箭爆炸后留下的碎片,后来随着雷达技术进步才被发现。
还有一些目标时隐时现,今天雷达扫到一次,过几天又丢了,下一次再出现时,人们甚至无法确定是不是同一块碎片。
所以太空追踪远比地图上画几个小点复杂。
地面系统需要不断接收雷达、望远镜和其他传感器的数据,再把这些数据互相对照,判断一条新轨迹到底属于哪件物体。星链
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