陨石坠落我防空系统能发现并马上测算出轨道落点吗?
23日青海玉树火球落体照亮天际,目前大家一致认为这是一次陨石降落过程,国家空间天气预警中心发文对此事解读,青海地震台也记录了此事 。大家有一个疑惑,陨石坠落防空系统能发现并马上测算出同轨道落点吗?
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这是不可能的,不仅是我们国家,就是世界上任何一国家也不能做到,如果事件巧合,还有可能拍摄到陨石下落的画面,但要主动地预测每一次陨石坠落地点,并跟踪它的轨迹还是不可能的 。我们防空系统主要依靠雷达和军用侦察卫星来提前捕捉信息,它们为什么也难以捕捉陨石坠落信息呢?
嫦娥五号可以跟踪它的轨迹,是因为它按照人类意志飞行,给它装上燃料,依据它的速度和地球、月球、太阳对它的引力,实施转道修正,在距离月球较近时,还有踩“刹车”,让航天器慢了下来,总之,想让它快就快,想让它慢就慢,想让它转大圆不会转小圆,一切尽在我们掌控之中 。可以通俗地理解,相当于我们驾车,怎么走,取决于我们手中的方向盘,嫦娥五号怎么飞?取决于发动机点火方向、时间、累积的反冲动量大小 。
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陨石坠落地球,什么时候来,我们怎么发现,从哪里被地球所捕获,一般来说得达到第二宇宙速度才能进入地球引力区,它是怎样的一个运轨迹我们没有办法预知,是不可控的,无法预测它的落点 。
至于青海地震局记录了这一事件,只是当陨石撞击地面时,释放了特别多冲击能量,引发地表产生震动,发出了地震波信号,被地震局捕获后,才确认这里发生了陨石坠落事件 。
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也有的网友说,我们天上飞的卫星,可以每时每刻拍摄,而且分辨率高,就是地面的车牌号都能看清,一个大陨石怎么就不能发现呢?
以美国侦察卫星“锁眼有”为例,它的分辨率达到0.1米,精度达到分米级的,海湾战争中,可以清点沙漠中伊军的坦克,帐蓬和人员,甚至可以通过星下点影像数人头来统计军队人数 。我国高分11号,高景1号卫星分辨率也能达到分米级,与美国锁眼不会有太大区别,也有很高的分辨率 。
可是分辨率这么高,也很难拍摄到陨石坠落,因为我们事先没有在该地区进行拍摄或雷达扫描,不知道哪个地区什么时候陨石下落,这就好像小区内监控一样,摄像头范围内能拍摄到任何物体,可是范围外发生什么事情却完全不知,比如,查找高空坠物,一个小区只能看到五层楼以下区域,五层以上我们监控不到了,这还只是一幢楼的空间大小,如果你在放大到一个地球空间会有多大呢?
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【陨石坠落我防空系统能发现并马上测算出轨道落点吗?】
一般对流层厚度是8公里左右,赤道地区可能在10公里多一些,这里集中了大气四分之三的质量,这就是我平时所说的大气层,陨石坠落首先滑入这层大气,与大气摩擦生热,发出耀眼的白光,这个范围内空间有多大,比你们小区的监视范围大多少倍,可能是一个天文数字,即使美国的锁眼卫星和雷达很难监控到这么大的范围 。
还有马航370失踪了,这架大客机身长也得有30多米,天上飞的各国军用侦察卫星不计其数,也没有拍摄到这架失踪的客机去了哪里 。空间这么大,我们人类监控的范围这么小,相差非常悬殊 。
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卫星轨道拍摄技术瓶颈在哪里呢?
军用侦察卫星本质上是一架大口径望远镜,想要拍得更清晰,一个是让卫星飞得足够低,一个是要有大口径的镜头,卫星飞得过低,自然速度要快,没法盯着一个目标长时间拍摄,如果想要连续拍摄,就要像高速公路上的汽车一样排好队,轮流拍摄,才能保证监控的全天候 。
可是低轨道卫星是在近地点200公里轨道上运行,它要不断地受大气等影响,消耗非常大的能量,如果不经常把燃料送上去,卫星很快就会掉下来 。最初锁眼卫星寿命才10多天,现在寿命可能要长一些,锁眼—12寿命延长到了8年,但造价非常高,多达15亿美元 。
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从镜头来看,目前最大的直径在4米范围,如果做的再大一些,已经是极限难以突破了 。卫星拍摄一个致命缺点是受云层影响,可是雷达有优势,它也存在着扫描空间大小的问题,也不能把全球全覆盖 。
综上所述,无论我们采用什么样的防空系统,受雷达和卫星拍摄空间范围限制,还不能实时全天候、全方位监控,至于精确计算轨道,测出坠落点更是无能为力了 。
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当然可以,防空系统能够在陨石接近大气层时及时捕捉到目标,进行实时跟踪监视,并根据其运行轨道特征计算出飞行弹道参数,准确地测算出坠落地点 。
这一点与洲际弹道导弹预警原理完全相同,区别在于防空系统可以引导防空导弹对洲际弹道导弹实施拦截,却无法对陨石进行拦截 。
这是因为陨石坠落的速度实在是太快了,已经超出了目前人类防空武器装备技术水平的拦截极限,比如说这次玉树陨石坠落的速度就达到了13公里/秒,相当于38倍音速,而防空导弹的拦截极限为20倍音速(美国GBI三级拦截弹) 。
虽然防空导弹拦截不了高速坠落的陨石,但是防空系统却能对其进行准确探测,防空系统的主要探测手段为雷达探测,它通过电磁波对目标的反射信号来实现探测,电磁波的传播速度接近于光速,通过计算机系统的辅助下能够在10秒以内完成陨石坠落的弹道参数计算 。
需要特别说明的是这里所说的“防空系统”并不是军事行动中使用或部署的中、短程伴随防空系统,甚至不是大规模军事行动中部署的战区防空反导系统,而是担负国土防空的弹道导弹防御系统,简称“反导系统” 。
反导系统是一个庞大的防空工程系统,主要由大型远程警戒雷达系统、大型火控雷达系统、远程拦截导弹系统构成,其中大型远程警戒雷达系统就是实现“发现并马上测算出目标飞行弹道以及落点”探测的关键 。
▼下图为我国部署在东北某基地的P波段大型相控阵远程警戒雷达,它是我国反导系统的重要组成部分,对空最大探测距离为5000公里,性能与美国“铺路爪”远程警戒雷达相当,具备同时捕捉400个来袭目标的能力,区区陨石坠落更不在话下 。
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比如说美国“NMD”反导系统的大型远程警戒雷达系统,该系统由陆基AN/FPS-115“铺路爪”远程预警雷达和海基SBX远程警戒雷达组网构成,对海、对地最大探测距离5550公里,精确探测距离为3600公里;对空最大探测距离为30000公里,这也是人类能进行导弹反卫星的原因 。
大型远程警戒雷达的工作原理是这样的:雷达天线向空中发射大功率探测电磁波并接收反射电磁波→雷达计算机系统通过分析反射电磁波特征来甄别目标,当目标飞行高度低于3000米、速度低于0.8倍音速时,计算机会判别为低威胁目标并给予自动过滤;参数高于该水平时则发出预警警报,提醒监控人员手动/自动跟踪目标(参数可调)→监测人员操作计算机分析触发警报目标的弹道特征,得到目标的飞行弹道参数(相对高度、速度、变轨情况等)、预测目标飞行掠过空域、预测目标溅落位置、推算目标起始地点→向防空司令部上传预警信息→根据命令继续监测 。
我国的反导系统大型远程警戒雷达“7010”相控阵雷达就曾经无数次进行过这类目标监测操作,比如说前苏联失控重返大气层的核动力间谍卫星、1980年“东风-5”洲际弹道导弹试射、美国“民兵”陆基洲际弹道导弹试验、美国“三叉戟”潜射洲际弹道导弹实验等等,这些目标从发射地点、飞行轨迹、溅落位置等参数都被准备测算出来 。
可见防空系统是具备全程监测坠落陨石能力的,那么问题就来了:大型远程警戒雷达是如何甄别目标为来袭导弹和坠落陨石的呢?
▼下图为我国引进的俄制S-400防空导弹系统火控雷达天线特写,远程警戒雷达获取来袭目标后防空司令部就会命令防空导弹系统启动,当火控雷达锁定目标以后即可发射导弹进行拦截,如果被锁定的目标是坠落的陨石,那么火控雷达或一直盯着陨石飞行状态,落点预测精度高于远程警戒雷达 。
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答案是目标的飞行弹道特征,来袭导弹是人造飞行器,它最明显的弹道特征是飞行轨迹受控,雷达可以在导弹处于刚刚发射的上升阶段就开始探测到,当导弹到达大气层以外的中段飞行阶段时,雷达可以探测到它的弹箭分离、弹头变轨、弹头重返大气层等信号反射电磁波特征,从而判别出来袭导弹 。
比如说“东风-5”洲际弹道导弹,在上升阶段时火箭第一级、第二级发动机相继分离,到达太空轨道以后战斗部与第三级发动机分离并开始变轨瞄准目标,变轨结束以后分离核弹头并重返大气层,直扑目标空域 。
当大型远程警戒雷达探测到这些信号反射电磁波特征以后就能得出“这是一枚洲际弹道导弹”的判断,从而分析测算它的飞行弹道,预测出准确落点 。
“东风-5”洲际弹道导弹在试射时就是通过“7010”远程警戒雷达测算出位于南太平洋的准确落点坐标的,这也是我国搜寻舰队能在第一时间回收模拟核弹头数据舱的重要依据 。
如果大型远程警戒雷达系统探测到的目标弹道参数属于高速的、无控的雷达信号反射电磁波特征,那么计算机系统就可以判别为该目标是飞行轨迹稳定且没有针对性的来袭天体,这时候就可以得出“陨石坠落”的结论了 。
陨石坠落地球的本质是外来天体运行轨迹与地球公转轨迹重合,或者受地球引力影响而最终撞向地球的现象,比如说那些转瞬即逝的流星 。
它向地球坠落的过程是随机性的,飞行弹道是完全固定的,有可能从任意一个角度切入地球轨道,从任意方位进入任意国家和地区的上空,最终坠落在任意位置 。
因此比起监测弹道导弹,监测陨石坠落对于防空系统而言是一件很轻松的事,但也仅限于监测,对检测以外的事人类是无能为力的 。
当然了,并不是说所有的国家都具备监测到并马上测算出陨石坠落轨道落点的能力,因为世界上拥有反导系统技术的国家并不多,目前只有美、中、俄三个国家具备这种能力而已 。
▼下图为2013年我国在西北地区进行反导试验期间网友拍到的“天降异象”,这其实是反导拦截弹升空拦截中段来袭导弹留下的火箭飞行弹道尾迹,反导试验的成功标志着我国成为世界第三个具备反导能力的国家 。遗憾的是我国的防空系统虽然能探测到陨石坠落,却无法进行拦截 。
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综上所述我们可以得到这样的结论
第一、陨石坠落我防空系统是能够发现并马上测算出轨道落点的,因为我国是世界上第三个掌握防御洲际弹道导弹技术的国家,反导系统中的大型远程警戒雷达具备持续探测进入大气层陨石的功能,同时具备准确预测陨石坠落准确位置的能力 。
第二、遂行国家反导任务的防空系统主要用于防御来袭洲际弹道导弹,虽然导弹的飞行弹道非常复杂,但是防空系统依旧能够准确测算出包括轨道落点等参数,而陨石坠落的飞行弹道十分稳定,抛开拦截不论,就监测而言,防空系统对陨石坠落的监测难度远远低于洲际弹道导弹 。
结语
近年来陨石坠落的报道屡见不鲜,所以很多读者就因此产生了很多疑问,其中最具代表性的疑问有两个:第一、防空系统能否发现陨石坠落;第二防空系统能否拦截陨石坠落 。
本文一次性解答了这两个疑问,也就说人们必须接受目前人类只能发现来袭陨石却无能为力的现实,因此可以这么理解:在解决拦截来袭陨石能力的问题前,人类文明存续是存在着巨大风险的!
如果这次玉树陨石坠落不是一种小型天体,而是像1.7亿年前灭绝恐龙那次大型陨石坠落,恐怕高度文明的人类面对自己即将灭绝的命运时也只能眼睁睁的看着,除了祈祷以外别的什么也做不了 。
▼下图为网友在玉树拍到的坠落陨石,我国反导防空系统在第一时间就捕捉到该目标,官方不予回应的原因是担心民众恐慌,因为就人类目前的科技水平而言,对坠落地球的天体实在是无能为力,假如这次坠落的陨石大得足够毁灭地球,那么我们只能静静待最后一刻的到来,别无他法 。
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不能 。不仅中国不能,美国也不能,没有哪个国家有这个能力 。一般国家的防御系统都是放置在国境线,尤其是有可能被袭击的方向 。还有是放在国境线领空之外,做一个防空识别区 。所要防御的也是其他国家发过来的导弹 。导弹沿地球表面飞行,是有一定距离的,在几百公里到几千公里之间,时间也在几十分钟左右 。是靠部署在边境的雷达和天上卫星来实现 。
陨石是从天空直接落下来的,进入大气开始燃烧才能被发现 。高度只有十几公里甚至几公里,速度是导弹的好几倍 。所以无法提前发现预警,更无法算出具体落点 。
有一种武器叫做卫星武器,就是从卫星上直接发射导弹,也就三四百公里的高度 。却是雷达无法及时发现的,因为距离短速度快 。即使发现也就晚了 。
其他网友观点12月23日凌晨7点半左右,离青海玉树自治州地面约35公里的天空中出现了“火球爆炸事件” 。整个过程持续约2分钟,多地的人观测并拍摄到了这个场景 。很多网友都纷纷猜测,这到底是陨石还是“嫦娥五号”的某个部分?我国的防空系统能够预警并测算出相应轨道落点吗?
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根据美国国家航天局(NASA)12月22日(北京时间12月23日)发布的数据,该“火球”属于一颗小行星,直径约为7米,质量大于400吨,飞行速度大于13公里/秒,爆炸能量为9500吨当量 。幸运的是,本次爆炸离地面较高,未造成损失 。
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行星本身不会发光,只会反射太阳光,地面一般通过望远镜来观测发现 。但是本次小行星的视星等级较低,目前世界上最大的小行星观测望远镜为美国的2.4米口径光学望远镜,未能提前发现它,因此没有预警 。
我国的科研机构还没有类似的观测网络和设备,不可能提前计算出轨道,更谈不上提前预警 。至于我国的防空系统,只能对低空(小于30公里)、低速(小于5马赫)目标识别计算,对于这种超高速、超高空目标(100公里以上发现)还是鞭长莫及 。
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所以,本次小行星掠过地球,我国防空系统并不能及时发现并测算出轨道,只能根据“火球”的大气入点、飞行时间、速度和大气动力学推导出陨石的大概范围,这个范围在数百公里 。
其他网友观点任何小的陨石坠落,防空系统都无法警示,陨石不同于导弹与战机 。
其他网友观点应该大气会严重减少它们的速度 。否则去找陨石,找到了地点也找不到陨石,因为都爆炸成一般人无法识别的粉尘了 。
其他网友观点能发现能测算大概坠落区也不会公布 。因为没有防御办法,也测不准会坠落多大的陨石,也算不出具体落点 。因而公布后会引发大面积恐慌;如果结果不对预报,还会受埋怨 。再者,以往的经验说明,一般下陨石雨对地面造成危害的程度很小 。因此政府不太会管这种大自然的事情,而有关专业机构也只会密而不喧 。
其他网友观点石头不反射雷达波
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