墜落的核衛星

文·圖/姜森

能量密度大、工作壽命長的核能裝置，是航天器的理想動力系統。然而，冷戰中美蘇兩國的核動力衛星墜落事故，使人們對核動力航天器的不信任和抵觸情緒達到頂峰。

近日，國際原子能機構網站提醒擁有核技術的國家，吸取40年前蘇聯核動力衛星墜落事故的教訓，在開發及運用核動力航天器方面，要嚴格遵守聯合國和平利用外層空間委員會的相關政策。

1983年1月5日，蘇聯的“宇宙1402”號核動力衛星在太空軌道上失聯，后于當年2月7日墜入地球大氣層。衛星主體大部分燒毀，殘骸落入距巴西東海岸1800公里的海上。這次事故之所以為人們所熟知，是因為在事故發生后不久，聯合國就出臺了相關政策，嚴格規范各國核動力航天器的開發和使用。

事實上，在“宇宙1402”號發生事故之前，首個釀成核動力衛星（簡稱“核衛星”）墜落事故的國家是美國，蘇聯則發生過比“宇宙1402”號墜入大海還要嚴重得多的核衛星墜落事故。

美加兩國人員搜尋核衛星殘骸

墜落加拿大境內的“宇宙954”號衛星殘骸

“南極不再是一片凈土”

在日常生活中，我們常因手機電量耗盡而感到不便。如果類似的情況發生在航天器上，那么就意味著與地球失去聯系、探測設備無法工作，甚至導致任務失敗。為避免這種情況發生，須為航天器配備經久耐用的動力系統。因航天器體積和任務時間方面的要求，這種動力系統不能太大，使用壽命則不能太短。

放射性元素衰變時釋放能量的大小和速度，均不受外界溫度、化學反應、壓力、電磁場等的影響，所以在大功率、長壽命、經受惡劣環境考驗等方面，核動力系統是上佳選擇。特別是當航天器遠離太陽，或運行到地球背向太陽那面的軌道上時，更加難以靠太陽能系統長時間供電。在這種情況下，能量密度大、工作壽命長的核動力系統的優勢就愈發突顯出來。

20世紀60年代，冷戰對峙中的美蘇兩國爭相開發核衛星。美國搶先“起跑”，卻遭受重創，釀成了首起核衛星墜落事故。

1964年4月，美國海軍用火箭發射了一顆核動力導航衛星，但火箭未能抵達預定軌道，在大氣層中解體，泄漏了超過950克钚-238的化合物——這比1964年全球所有核爆試驗所釋放出的钚元素還要多。

那是一顆隸屬于美國國防部的氣象觀測衛星，攜帶钚-238的氧化物用于提供動力。據說美軍為行動失敗準備了預案：根據設計，如果發射過程中出現異常情況，那么該衛星將自行解體焚毀，并把攜帶的核物質灑在南半球上空的高層大氣中——美軍認為，這樣可以把對地球的影響減到最小。

然而，據英國《新科學家》雜志報道，這次失敗的衛星發射生成了放射性塵埃，它隨風飄散，污染了南極的大片陸地和海洋。有研究人員認為，這次放射物泄漏事故雖然不太嚴重，但可能影響位于食物鏈上端的生物，包括人類。

在事故發生10年后，即1974年，意大利帕爾瑪大學的弗朗西斯科·馬扎諾教授指出：“自那次事故后，南極地區不再是一塵不染的凈土。人們低估了放射性元素在該地區動植物中的沉積量?！痹?974年的《極地生物》雜志上，馬扎諾領導的科研小組發表文章指出：通過取樣分析我們發現，生活在南極羅斯海泰拉諾瓦灣一帶的海綿、有殼水生動物和磷蝦等的體內有相當高含量的钚。更令科學家感到憂慮的是，生活在南極海域的扇貝，其體內沉積的放射性物質比溫帶水域的同類多出8倍，那些以扇貝為食的魚類必然受到波及。

時間回溯到1964年。由于這起事故，美國航空航天局（NASA）不得不暫時中止核衛星發射計劃，重新設計核能驅動的衛星發電機，以便能夠在遭遇突發情況時把核物質收集起來，避免發生泄漏事故。

蘇聯在冷戰期間發射的核衛星

四五噸殘骸不見蹤影

美國停滯不前，給了蘇聯獲取優勢的機會。依靠先進的太空技術，蘇聯搶先將核衛星成功送入太空。自1965年起，蘇聯在22年間先后發射了30多顆核衛星。這些衛星利用小型核反應堆作為動力源，可以提供更高的雷達探測精度和更持久的續航能力。利用核衛星方面的優勢，蘇聯擁有了超過美國的全球偵察監控能力。

蘇聯“宇宙954”號衛星于1977年9月發射升空。它是蘇聯眾多核衛星中較成熟的一種，其核反應堆內的燃料經過高度濃縮，可以產生功率達100千瓦的動力，既節省空間，又大幅提升了能量轉化率。另外，“宇宙954”號衛星的核反應堆是一個獨立的系統，在衛星壽命達到極限時，核動力系統能夠自動脫離衛星，被甩向外太空，以確保不會威脅地球。

然而，太空科技領域存在著太多的不確定因素——被認為安全系數很高的“宇宙954”號衛星出事了。

1978年1月，蘇聯收到來自該衛星的信號，顯示衛星不明原因地變軌，最終失控。這是蘇聯核衛星首次出現如此嚴重的技術問題，引起蘇聯航天科技專家的高度重視。經過一番嘗試，包括重置衛星的信息鏈，地面技術人員依然無法恢復對該衛星的控制。最后，“宇宙954”號衛星在監控中心的顯示屏上消失了。

蘇聯航天機構的所有工作人員都繃緊了神經。載有50千克核燃料的“宇宙954”號衛星此前一直在近地軌道上運行，受地球引力的影響較大。一旦該衛星墜落地球，將是巨大的威脅！

沒過多久，國際上出現蘇聯“宇宙954”號核衛星失控的傳言。為了應對國際社會的壓力，蘇聯對外宣稱，即使該衛星墜向地球，也會在穿過大氣層時燃燒殆盡，不會對地表造成危害。

然而，事實并非如此。1978年1月24日清晨，“宇宙954”號衛星在大氣的摩擦下變成一個巨大的火球，但沒有完全燒毀。它劃過加拿大的上空，大量核物質噴射四濺，宛如一片流星雨。其墜落物散落的范圍覆蓋了加拿大10萬平方公里的土地，導致加拿大西北部的努納武特、阿爾伯塔和薩斯喀徹溫三省均受到影響。加拿大政府收到消息后，派出技術人員穿著防護服前往現場勘查。

在美國技術人員的協助下，加拿大的搜索行動從1月24日持續至當年的10月15日。其間，因低溫嚴重影響到人員的防護裝備，每個人都籠罩在對核輻射的恐懼中。最終，搜索團隊只找到總重65千克的12塊帶有放射性的衛星殘片。包括核反應堆在內的重達4—5噸的衛星殘骸不見蹤影。

據加拿大方面的檔案顯示，被搜索到的衛星殘片所產生的輻射量，“足以在數小時內殺死一個未穿防護服的人”。據專家推測，衛星的其他部分很有可能掉落到湖泊中，與水發生化學反應。核物質的放射性減弱，所以未被探測到。

事發后，蘇聯知會了受影響的國家，主要是加拿大。蘇聯政府還利用秘密外交通道（冷戰期間一直存在）與美國商談，提供了“宇宙954”號衛星的資料，但沒有明確給出核反應堆中放射性元素的總量。加拿大對此十分不滿，認為蘇聯極為不負責任，在事故造成惡劣影響的情況下，依然有所隱瞞。加拿大政府對蘇聯政府表示強烈譴責，并要求支付600萬美元賠償金。蘇聯方面表示，出于人道主義考慮，可以提供300萬美元援助金。

媒體分析，畢竟蘇聯是此次核衛星墜落事故的直接責任國，面臨著來自國際社會的巨大壓力，所以才表示愿意承擔300萬美元費用。

蘇聯態度如此強硬的一個重要原因是，美國對于其盟友也有所隱瞞。在核衛星墜落8天前，美國及部分北約盟國已經意識到問題的嚴重性。但由于無法確定衛星墜落的具體地點，為避免引發美加兩國民眾的恐慌，美國并未提前通知加拿大。直到1月24日，加拿大方面還被蒙在鼓里。

事發前兩天，美國方面就準備好了人員團隊和相應的裝備。1月24日清晨，加拿大向美國求助。美國在當日上午就發起“晨光行動”，派出全副武裝的搜索團隊趕赴衛星墜落地點。

蘇聯不愿支付高額賠償金的另一原因在于，蘇聯專家認為，大部分放射性物質在衛星殘骸落地前都消散了，對人體造成危害的可能性較小，而且衛星墜落點周邊人煙稀少，并未造成人員傷亡，所以“高達600萬美元的賠償金是天方夜譚”。面對加拿大等國的指責，蘇聯并未表示歉意，還指出搜尋工作結束后，美國和加拿大并未向蘇聯歸還所有衛星殘片——這有竊取太空技術的嫌疑。

飛掠地球的核動力航天器

在“宇宙954”號核衛星墜毀后，地球大氣層外仍有30顆蘇聯核衛星在工作。1983年1月，“宇宙1402”號核衛星失聯的消息傳出，震驚全球。根據蘇聯方面公開的信息，這顆衛星在軌運行5個月，還剩余大量核燃料。國際社會呼吁具有太空追蹤能力的國家，及時預報該衛星的軌跡和可能的落點。

雖然“宇宙1402”號核衛星于1983年2月7日墜入大海，沒有造成嚴重的后果，但各國民眾對于核動力航天器的不信任和抵觸情緒達到頂峰。

為避免災難再度發生，聯合國和平利用外層空間委員會出臺了一系列政策，要求對于失控的核衛星，其發射國須第一時間將信息發送給相關國家政府和聯合國，以便搜尋和防范；對航天器搭載的核原料劑量進行限定；每次發射任務執行前，須由國際原子能機構進行審定；一旦有核動力航天器墜落地球，事故受害國可以向其他國家或聯合國尋求援助；明確全人類合力消除核污染的方針。

核衛星事故讓人們認識到，核污染對于人類的影響是長期的。核衛星墜落地附近的生態系統，包括動植物、山川、河流，都會受到核輻射的影響。核污染從食物鏈的底端一路上行，最終會進入人體，其后果難以預料。

因此，冷戰結束后直到20世紀末，人們對于核動力航天器的抵觸情緒一直沒有消退。1997年，耗費34億美元的美國“卡西尼”土星探測計劃，險些因一場反核運動而被擱置，因為“卡西尼”號土星探測器采用核燃料钚-238。情緒高漲的民眾聚集在華盛頓，向美國國會和政府施壓，要求終止“卡西尼”計劃。1997年10月4日，800名民眾在美國卡納維拉爾角航天基地游行示威，其中27人被逮捕。最終，美國政府頂著壓力推動了“卡西尼”計劃的實施。

“卡西尼”計劃面臨三個階段的風險：發射階段，火箭升空進入繞地軌道階段，以及探測器重返地球軌道階段。最后一個階段的風險最大，這與其飛行路徑的設計方案有關。

由于“卡西尼”號探測器和它搭載的“惠更斯”號著陸器加起來重達5.7噸，且土星的遠日點距地球有10個天文單位（日地平均距離為1個天文單位），探測器不得不利用行星的“引力彈弓效應”提高加速度：“卡西尼”號先要兩次飛經金星，再重返地球軌道，接著飛往木星，最后才能到達土星。其間最驚險的時刻莫過于1999年8月“卡西尼”號飛掠地球。那時它與地球之間的最短距離不到1000公里——32.7千克的钚-238以每秒10公里的速度飛馳而過。

“卡西尼”號于20年后，即2017年完成了它的使命，全程沒有發生事故。但是，人們對于核動力航天器的疑慮依然存在，甚至一些航天科技領域的專家也持反對觀點。在NASA擔任應急操作員的艾倫·科恩對核動力航天器的態度就很不樂觀，他表示：“人和機器都會出錯。如果繼續往太空中發射那些東西（核動力航天器），那么人類很可能要為此付出代價！”