文·圖/姜森

能量密度大、工作壽命長(zhǎng)的核能裝置，是航天器的理想動(dòng)力系統(tǒng)。然而，冷戰(zhàn)中美蘇兩國(guó)的核動(dòng)力衛(wèi)星墜落事故，使人們對(duì)核動(dòng)力航天器的不信任和抵觸情緒達(dá)到頂峰。

近日，國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)網(wǎng)站提醒擁有核技術(shù)的國(guó)家，吸取40年前蘇聯(lián)核動(dòng)力衛(wèi)星墜落事故的教訓(xùn)，在開發(fā)及運(yùn)用核動(dòng)力航天器方面，要嚴(yán)格遵守聯(lián)合國(guó)和平利用外層空間委員會(huì)的相關(guān)政策。

1983年1月5日，蘇聯(lián)的“宇宙1402”號(hào)核動(dòng)力衛(wèi)星在太空軌道上失聯(lián)，后于當(dāng)年2月7日墜入地球大氣層。衛(wèi)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?yàn)樵谑鹿拾l(fā)生后不久，聯(lián)合國(guó)就出臺(tái)了相關(guān)政策，嚴(yán)格規(guī)范各國(guó)核動(dòng)力航天器的開發(fā)和使用。

事實(shí)上，在“宇宙1402”號(hào)發(fā)生事故之前，首個(gè)釀成核動(dòng)力衛(wèi)星（簡(jiǎn)稱“核衛(wèi)星”）墜落事故的國(guó)家是美國(guó)，蘇聯(lián)則發(fā)生過(guò)比“宇宙1402”號(hào)墜入大海還要嚴(yán)重得多的核衛(wèi)星墜落事故。

美加兩國(guó)人員搜尋核衛(wèi)星殘骸

墜落加拿大境內(nèi)的“宇宙954”號(hào)衛(wèi)星殘骸

“南極不再是一片凈土”

在日常生活中，我們常因手機(jī)電量耗盡而感到不便。如果類似的情況發(fā)生在航天器上，那么就意味著與地球失去聯(lián)系、探測(cè)設(shè)備無(wú)法工作，甚至導(dǎo)致任務(wù)失敗。為避免這種情況發(fā)生，須為航天器配備經(jīng)久耐用的動(dòng)力系統(tǒng)。因航天器體積和任務(wù)時(shí)間方面的要求，這種動(dòng)力系統(tǒng)不能太大，使用壽命則不能太短。

放射性元素衰變時(shí)釋放能量的大小和速度，均不受外界溫度、化學(xué)反應(yīng)、壓力、電磁場(chǎng)等的影響，所以在大功率、長(zhǎng)壽命、經(jīng)受惡劣環(huán)境考驗(yàn)等方面，核動(dòng)力系統(tǒng)是上佳選擇。特別是當(dāng)航天器遠(yuǎn)離太陽(yáng)，或運(yùn)行到地球背向太陽(yáng)那面的軌道上時(shí)，更加難以靠太陽(yáng)能系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間供電。在這種情況下，能量密度大、工作壽命長(zhǎng)的核動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)就愈發(fā)突顯出來(lái)。

20世紀(jì)60年代，冷戰(zhàn)對(duì)峙中的美蘇兩國(guó)爭(zhēng)相開發(fā)核衛(wèi)星。美國(guó)搶先“起跑”，卻遭受重創(chuàng)，釀成了首起核衛(wèi)星墜落事故。

1964年4月，美國(guó)海軍用火箭發(fā)射了一顆核動(dòng)力導(dǎo)航衛(wèi)星，但火箭未能抵達(dá)預(yù)定軌道，在大氣層中解體，泄漏了超過(guò)950克钚-238的化合物——這比1964年全球所有核爆試驗(yàn)所釋放出的钚元素還要多。

那是一顆隸屬于美國(guó)國(guó)防部的氣象觀測(cè)衛(wèi)星，攜帶钚-238的氧化物用于提供動(dòng)力。據(jù)說(shuō)美軍為行動(dòng)失敗準(zhǔn)備了預(yù)案：根據(jù)設(shè)計(jì)，如果發(fā)射過(guò)程中出現(xiàn)異常情況，那么該衛(wèi)星將自行解體焚毀，并把攜帶的核物質(zhì)灑在南半球上空的高層大氣中——美軍認(rèn)為，這樣可以把對(duì)地球的影響減到最小。

然而，據(jù)英國(guó)《新科學(xué)家》雜志報(bào)道，這次失敗的衛(wèi)星發(fā)射生成了放射性塵埃，它隨風(fēng)飄散，污染了南極的大片陸地和海洋。有研究人員認(rèn)為，這次放射物泄漏事故雖然不太嚴(yán)重，但可能影響位于食物鏈上端的生物，包括人類。

在事故發(fā)生10年后，即1974年，意大利帕爾瑪大學(xué)的弗朗西斯科·馬扎諾教授指出：“自那次事故后，南極地區(qū)不再是一塵不染的凈土。人們低估了放射性元素在該地區(qū)動(dòng)植物中的沉積量?！痹?974年的《極地生物》雜志上，馬扎諾領(lǐng)導(dǎo)的科研小組發(fā)表文章指出：通過(guò)取樣分析我們發(fā)現(xiàn)，生活在南極羅斯海泰拉諾瓦灣一帶的海綿、有殼水生動(dòng)物和磷蝦等的體內(nèi)有相當(dāng)高含量的钚。更令科學(xué)家感到憂慮的是，生活在南極海域的扇貝，其體內(nèi)沉積的放射性物質(zhì)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(shí)間回溯到1964年。由于這起事故，美國(guó)航空航天局（NASA）不得不暫時(shí)中止核衛(wèi)星發(fā)射計(jì)劃，重新設(shè)計(jì)核能驅(qū)動(dòng)的衛(wèi)星發(fā)電機(jī)，以便能夠在遭遇突發(fā)情況時(shí)把核物質(zhì)收集起來(lái)，避免發(fā)生泄漏事故。

蘇聯(lián)在冷戰(zhàn)期間發(fā)射的核衛(wèi)星

四五噸殘骸不見蹤影

美國(guó)停滯不前，給了蘇聯(lián)獲取優(yōu)勢(shì)的機(jī)會(huì)。依靠先進(jìn)的太空技術(shù)，蘇聯(lián)搶先將核衛(wèi)星成功送入太空。自1965年起，蘇聯(lián)在22年間先后發(fā)射了30多顆核衛(wèi)星。這些衛(wèi)星利用小型核反應(yīng)堆作為動(dòng)力源，可以提供更高的雷達(dá)探測(cè)精度和更持久的續(xù)航能力。利用核衛(wèi)星方面的優(yōu)勢(shì)，蘇聯(lián)擁有了超過(guò)美國(guó)的全球偵察監(jiān)控能力。

蘇聯(lián)“宇宙954”號(hào)衛(wèi)星于1977年9月發(fā)射升空。它是蘇聯(lián)眾多核衛(wèi)星中較成熟的一種，其核反應(yīng)堆內(nèi)的燃料經(jīng)過(guò)高度濃縮，可以產(chǎn)生功率達(dá)100千瓦的動(dòng)力，既節(jié)省空間，又大幅提升了能量轉(zhuǎn)化率。另外，“宇宙954”號(hào)衛(wèi)星的核反應(yīng)堆是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，在衛(wèi)星壽命達(dá)到極限時(shí)，核動(dòng)力系統(tǒng)能夠自動(dòng)脫離衛(wèi)星，被甩向外太空，以確保不會(huì)威脅地球。

然而，太空科技領(lǐng)域存在著太多的不確定因素——被認(rèn)為安全系數(shù)很高的“宇宙954”號(hào)衛(wèi)星出事了。

1978年1月，蘇聯(lián)收到來(lái)自該衛(wèi)星的信號(hào)，顯示衛(wèi)星不明原因地變軌，最終失控。這是蘇聯(lián)核衛(wèi)星首次出現(xiàn)如此嚴(yán)重的技術(shù)問(wèn)題，引起蘇聯(lián)航天科技專家的高度重視。經(jīng)過(guò)一番嘗試，包括重置衛(wèi)星的信息鏈，地面技術(shù)人員依然無(wú)法恢復(fù)對(duì)該衛(wèi)星的控制。最后，“宇宙954”號(hào)衛(wèi)星在監(jiān)控中心的顯示屏上消失了。

蘇聯(lián)航天機(jī)構(gòu)的所有工作人員都繃緊了神經(jīng)。載有50千克核燃料的“宇宙954”號(hào)衛(wèi)星此前一直在近地軌道上運(yùn)行，受地球引力的影響較大。一旦該衛(wèi)星墜落地球，將是巨大的威脅！

沒(méi)過(guò)多久，國(guó)際上出現(xiàn)蘇聯(lián)“宇宙954”號(hào)核衛(wèi)星失控的傳言。為了應(yīng)對(duì)國(guó)際社會(huì)的壓力，蘇聯(lián)對(duì)外宣稱，即使該衛(wèi)星墜向地球，也會(huì)在穿過(guò)大氣層時(shí)燃燒殆盡，不會(huì)對(duì)地表造成危害。

然而，事實(shí)并非如此。1978年1月24日清晨，“宇宙954”號(hào)衛(wèi)星在大氣的摩擦下變成一個(gè)巨大的火球，但沒(méi)有完全燒毀。它劃過(guò)加拿大的上空，大量核物質(zhì)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(wàn)平方公里的土地，導(dǎo)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(shù)人員穿著防護(hù)服前往現(xiàn)場(chǎng)勘查。

在美國(guó)技術(shù)人員的協(xié)助下，加拿大的搜索行動(dòng)從1月24日持續(xù)至當(dāng)年的10月15日。其間，因低溫嚴(yán)重影響到人員的防護(hù)裝備，每個(gè)人都籠罩在對(duì)核輻射的恐懼中。最終，搜索團(tuán)隊(duì)只找到總重65千克的12塊帶有放射性的衛(wèi)星殘片。包括核反應(yīng)堆在內(nèi)的重達(dá)4—5噸的衛(wèi)星殘骸不見蹤影。

據(jù)加拿大方面的檔案顯示，被搜索到的衛(wèi)星殘片所產(chǎn)生的輻射量，“足以在數(shù)小時(shí)內(nèi)殺死一個(gè)未穿防護(hù)服的人”。據(jù)專家推測(cè)，衛(wèi)星的其他部分很有可能掉落到湖泊中，與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。核物質(zhì)的放射性減弱，所以未被探測(cè)到。

事發(fā)后，蘇聯(lián)知會(huì)了受影響的國(guó)家，主要是加拿大。蘇聯(lián)政府還利用秘密外交通道（冷戰(zhàn)期間一直存在）與美國(guó)商談，提供了“宇宙954”號(hào)衛(wèi)星的資料，但沒(méi)有明確給出核反應(yīng)堆中放射性元素的總量。加拿大對(duì)此十分不滿，認(rèn)為蘇聯(lián)極為不負(fù)責(zé)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(duì)蘇聯(lián)政府表示強(qiáng)烈譴責(zé)，并要求支付600萬(wàn)美元賠償金。蘇聯(lián)方面表示，出于人道主義考慮，可以提供300萬(wàn)美元援助金。

媒體分析，畢竟蘇聯(lián)是此次核衛(wèi)星墜落事故的直接責(zé)任國(guó)，面臨著來(lái)自國(guó)際社會(huì)的巨大壓力，所以才表示愿意承擔(dān)300萬(wàn)美元費(fèi)用。

蘇聯(lián)態(tài)度如此強(qiáng)硬的一個(gè)重要原因是，美國(guó)對(duì)于其盟友也有所隱瞞。在核衛(wèi)星墜落8天前，美國(guó)及部分北約盟國(guó)已經(jīng)意識(shí)到問(wèn)題的嚴(yán)重性。但由于無(wú)法確定衛(wèi)星墜落的具體地點(diǎn)，為避免引發(fā)美加兩國(guó)民眾的恐慌，美國(guó)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(fā)前兩天，美國(guó)方面就準(zhǔn)備好了人員團(tuán)隊(duì)和相應(yīng)的裝備。1月24日清晨，加拿大向美國(guó)求助。美國(guó)在當(dāng)日上午就發(fā)起“晨光行動(dòng)”，派出全副武裝的搜索團(tuán)隊(duì)趕赴衛(wèi)星墜落地點(diǎn)。

蘇聯(lián)不愿支付高額賠償金的另一原因在于，蘇聯(lián)專家認(rèn)為，大部分放射性物質(zhì)在衛(wèi)星殘骸落地前都消散了，對(duì)人體造成危害的可能性較小，而且衛(wèi)星墜落點(diǎn)周邊人煙稀少，并未造成人員傷亡，所以“高達(dá)600萬(wàn)美元的賠償金是天方夜譚”。面對(duì)加拿大等國(guó)的指責(zé)，蘇聯(lián)并未表示歉意，還指出搜尋工作結(jié)束后，美國(guó)和加拿大并未向蘇聯(lián)歸還所有衛(wèi)星殘片——這有竊取太空技術(shù)的嫌疑。

飛掠地球的核動(dòng)力航天器

在“宇宙954”號(hào)核衛(wèi)星墜毀后，地球大氣層外仍有30顆蘇聯(lián)核衛(wèi)星在工作。1983年1月，“宇宙1402”號(hào)核衛(wèi)星失聯(lián)的消息傳出，震驚全球。根據(jù)蘇聯(lián)方面公開的信息，這顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行5個(gè)月，還剩余大量核燃料。國(guó)際社會(huì)呼吁具有太空追蹤能力的國(guó)家，及時(shí)預(yù)報(bào)該衛(wèi)星的軌跡和可能的落點(diǎn)。

雖然“宇宙1402”號(hào)核衛(wèi)星于1983年2月7日墜入大海，沒(méi)有造成嚴(yán)重的后果，但各國(guó)民眾對(duì)于核動(dòng)力航天器的不信任和抵觸情緒達(dá)到頂峰。

為避免災(zāi)難再度發(fā)生，聯(lián)合國(guó)和平利用外層空間委員會(huì)出臺(tái)了一系列政策，要求對(duì)于失控的核衛(wèi)星，其發(fā)射國(guó)須第一時(shí)間將信息發(fā)送給相關(guān)國(guó)家政府和聯(lián)合國(guó)，以便搜尋和防范；對(duì)航天器搭載的核原料劑量進(jìn)行限定；每次發(fā)射任務(wù)執(zhí)行前，須由國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)進(jìn)行審定；一旦有核動(dòng)力航天器墜落地球，事故受害國(guó)可以向其他國(guó)家或聯(lián)合國(guó)尋求援助；明確全人類合力消除核污染的方針。

核衛(wèi)星事故讓人們認(rèn)識(shí)到，核污染對(duì)于人類的影響是長(zhǎng)期的。核衛(wèi)星墜落地附近的生態(tài)系統(tǒng)，包括動(dòng)植物、山川、河流，都會(huì)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(huì)進(jìn)入人體，其后果難以預(yù)料。

因此，冷戰(zhàn)結(jié)束后直到20世紀(jì)末，人們對(duì)于核動(dòng)力航天器的抵觸情緒一直沒(méi)有消退。1997年，耗費(fèi)34億美元的美國(guó)“卡西尼”土星探測(cè)計(jì)劃，險(xiǎn)些因一場(chǎng)反核運(yùn)動(dòng)而被擱置，因?yàn)椤翱ㄎ髂帷碧?hào)土星探測(cè)器采用核燃料钚-238。情緒高漲的民眾聚集在華盛頓，向美國(guó)國(guó)會(huì)和政府施壓，要求終止“卡西尼”計(jì)劃。1997年10月4日，800名民眾在美國(guó)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(guó)政府頂著壓力推動(dòng)了“卡西尼”計(jì)劃的實(shí)施。

“卡西尼”計(jì)劃面臨三個(gè)階段的風(fēng)險(xiǎn)：發(fā)射階段，火箭升空進(jìn)入繞地軌道階段，以及探測(cè)器重返地球軌道階段。最后一個(gè)階段的風(fēng)險(xiǎn)最大，這與其飛行路徑的設(shè)計(jì)方案有關(guān)。

由于“卡西尼”號(hào)探測(cè)器和它搭載的“惠更斯”號(hào)著陸器加起來(lái)重達(dá)5.7噸，且土星的遠(yuǎn)日點(diǎn)距地球有10個(gè)天文單位（日地平均距離為1個(gè)天文單位），探測(cè)器不得不利用行星的“引力彈弓效應(yīng)”提高加速度：“卡西尼”號(hào)先要兩次飛經(jīng)金星，再重返地球軌道，接著飛往木星，最后才能到達(dá)土星。其間最驚險(xiǎn)的時(shí)刻莫過(guò)于1999年8月“卡西尼”號(hào)飛掠地球。那時(shí)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(guò)。

“卡西尼”號(hào)于20年后，即2017年完成了它的使命，全程沒(méi)有發(fā)生事故。但是，人們對(duì)于核動(dòng)力航天器的疑慮依然存在，甚至一些航天科技領(lǐng)域的專家也持反對(duì)觀點(diǎn)。在NASA擔(dān)任應(yīng)急操作員的艾倫·科恩對(duì)核動(dòng)力航天器的態(tài)度就很不樂(lè)觀，他表示：“人和機(jī)器都會(huì)出錯(cuò)。如果繼續(xù)往太空中發(fā)射那些東西（核動(dòng)力航天器），那么人類很可能要為此付出代價(jià)！”