“太空垃圾”阻斷登天路

周　強(qiáng)

你在野外被太空垃圾砸中的機(jī)會(huì)有多大？從目前的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，大概是1×10－9。因?yàn)閾?jù)悉，目前地球上只有一個(gè)女人曾被一塊太空垃圾砸中過。

太空垃圾對(duì)于大多數(shù)人來說，可以高枕無憂了。但太空垃圾對(duì)宇航員的威脅卻是致命的。它們可以使宇航員喪命甚至?xí)舸┤嗽煨l(wèi)星、砸壞航空飛機(jī)那些價(jià)值不菲的窗戶。即便是像一滴油漆那樣細(xì)小的顆粒，在太空中也會(huì)以每小時(shí)36 000 千米的驚人速度運(yùn)行，撞擊時(shí)的動(dòng)能十分巨大。一顆10 克質(zhì)量的空間碎片撞擊航天器時(shí)，它的撞擊效果和質(zhì)量1 300 千克、時(shí)速100 千米的汽車撞擊效果一樣，后果是災(zāi)難性的。如果它們與國(guó)際空間站相撞，將可能擊碎空間站的太空窗。正在執(zhí)行太空行走任務(wù)的宇航員如果被一顆螺釘擊中，很可能會(huì)立即送命。2003年初在返航中解體墜毀的美國(guó)“哥倫比亞號(hào)”航天飛機(jī)出事的原因之一，可能就是被一塊太空垃圾擊中。

歷史上，類似的太空垃圾造成的“宇宙交通事故”并不少。1983年，美國(guó)航天飛機(jī)“挑戰(zhàn)者號(hào)”與一塊直徑0.2 毫米的涂料剝離物相撞，導(dǎo)致舷窗被損，只好停止飛行。蘇聯(lián)的“禮炮-7 號(hào)”軌道站也多次被“塵?！睋p壞。1986 年，“阿麗亞娜號(hào)”火箭進(jìn)入軌道之后不久便爆炸，成為564 塊10 厘米大小的殘骸和2 300 塊小碎片，這枚火箭的殘骸使兩顆日本通信衛(wèi)星“命赴黃泉”。1991 年9 月15 日，美國(guó)發(fā)射的“發(fā)現(xiàn)者號(hào)”航天飛機(jī)差一點(diǎn)與蘇聯(lián)的火箭殘骸相撞，當(dāng)時(shí)“發(fā)現(xiàn)者號(hào)”與這個(gè)“不速之客”僅僅相距2.74 千米，幸虧地球上的指揮系統(tǒng)及時(shí)發(fā)出警告信號(hào)，它才免于喪生。1996年，法國(guó)“西雷斯”衛(wèi)星就曾被10年前法國(guó)火箭爆炸后產(chǎn)生的一塊碎片擊中。

我們?cè)S多人都從我國(guó)第一宇航員楊利偉在飛行中拍攝到的美麗宇宙畫面中，看到了一些不停飛舞的黑色片狀物，那就是太空垃圾。過去的10年中，太空垃圾的數(shù)目以每年10％的速度遞增。今后航天活動(dòng)日益頻繁，太空垃圾將繼續(xù)增加。即便人類不再在太空增加新的垃圾，太空垃圾的數(shù)量仍會(huì)不斷增加，因?yàn)樘绽嗷ヅ鲎埠筮€會(huì)產(chǎn)生新的碎片。

據(jù)計(jì)算，目前太空軌道上每個(gè)飛行物發(fā)生災(zāi)難性碰撞事件的概率為3.7％，發(fā)生非災(zāi)難性撞擊事件的可能性為20％。那么，今后每5～10 年將可能發(fā)生1 次太空垃圾與航天器相撞事件，到2020年將達(dá)到2年1次。太空垃圾與衛(wèi)星相遇，即使不發(fā)生猛烈的碰撞，也會(huì)導(dǎo)致不可挽回的后果。因?yàn)樾l(wèi)星是根據(jù)在失重環(huán)境里工作條件設(shè)計(jì)的，大都很嬌嫩，經(jīng)不起哪怕是很微弱的一擊，特別是衛(wèi)星的太陽電池翼板，拋物面天線面積很大，更易受到垃圾的碰撞。隨著空間碎片數(shù)量的不斷增加，空間碎片之間的碰撞概率也不斷增加，從而產(chǎn)生更多的碎片?？茖W(xué)家指出，空間碎片的數(shù)量達(dá)到一定程度，有可能產(chǎn)生“雪崩”效應(yīng)，使航天活動(dòng)無法進(jìn)行，近地空間完全失去使用價(jià)值。

太空垃圾不僅給人造衛(wèi)星與空間站造成威脅，而且影響到了人類的日常生活，它在隕落時(shí)會(huì)對(duì)地面安全構(gòu)成威脅。1991年，一架太空飛船為了避開一個(gè)巨大的太空垃圾而不得不改變飛行軌道；2006 年，一架美國(guó)商務(wù)航班為了避開某國(guó)間諜衛(wèi)星故意留下的一塊太空垃圾，不得不繞道而行；2007 年，一架由智利飛往新西蘭的民航客機(jī)，在南太平洋上空險(xiǎn)遭太空垃圾擊中。該太空垃圾是從一艘俄羅斯的廢棄太空船上脫落的。那么，又是誰在制造這些太空垃圾呢？

1957年10月4日，蘇聯(lián)成功發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星，揭開了人類太空時(shí)代的序幕，同時(shí)也為太空送去第一批垃圾。當(dāng)時(shí)，宇航員完成飛行任務(wù)，把衛(wèi)星的裝載艙、備用艙、儀器設(shè)備及其他遺棄物都留在衛(wèi)星軌道上。此后，隨著人類太空史上的一次次壯舉，太空垃圾與日俱增。其中包括被遺棄的宇宙飛船和失靈的衛(wèi)星、脫落的火箭外殼、太空艙碰撞和對(duì)接過程中產(chǎn)生的金屬碎片、螺帽和螺栓、丟落的工具、凍結(jié)的火箭燃料塊和航天員的排泄物等。

1965 年，美國(guó)第一位太空行走者“雙子星座4 號(hào)”宇航員懷特，在他第一次太空行走時(shí)掉了一副備用手套。手套以每小時(shí)2.8 萬千米在太空飛行，成為有史以來最為危險(xiǎn)的太空生活垃圾，直至它幾個(gè)月后在地球大氣層中化為灰燼。從那時(shí)至今，宇航員由于不小心已經(jīng)在環(huán)繞地球的太空軌道中丟下了近10萬件不同的太空垃圾。

1991 年12 月，俄羅斯一顆失效衛(wèi)星“宇宙1934”撞上了本國(guó)另一顆衛(wèi)星“宇宙926”釋放出來的大碎片，前者一分為二，后者零碎到無法跟蹤。

1994 年，執(zhí)行發(fā)射任務(wù)的美國(guó)“飛馬座”無人飛船在太空中爆炸時(shí)，產(chǎn)生了30 多萬個(gè)直徑超過20厘米的碎片。

1996 年7 月，法國(guó)的“櫻桃”通信衛(wèi)星被多年前“阿麗亞娜”運(yùn)載火箭入軌時(shí)產(chǎn)生的一枚碎片擊中。當(dāng)時(shí)，該碎片以每小時(shí)3.1 萬千米的速度與衛(wèi)星相撞，衛(wèi)星主體雖沒有受到損傷，卻導(dǎo)致一個(gè)觀測(cè)裝置受損，衛(wèi)星運(yùn)行超出正常范圍。

2005 年1 月，在太空中飛行了31 年的美國(guó)“雷神”火箭廢棄物和此前中國(guó)發(fā)射的長(zhǎng)征四號(hào)火箭的殘骸，以每秒5.73 千米的相對(duì)速度當(dāng)空相撞，長(zhǎng)征四號(hào)火箭殘骸的近地點(diǎn)軌道下降了14千米，美國(guó)的火箭殘骸一分為四。

目前距地球表面約800千米的太空軌道上一條危險(xiǎn)的垃圾帶已經(jīng)形成，被稱為“垃圾軌道”，那里聚集著各國(guó)的失效衛(wèi)星。其中可以觀測(cè)到的最大碎片與一輛公共汽車相當(dāng)，而且這些數(shù)字每年都在增加。太空垃圾中最大的危險(xiǎn)來自具有很高動(dòng)能的金屬廢料，一個(gè)直徑只有1 厘米大小的顆粒在與衛(wèi)星碰撞時(shí)，就能釋放出一顆手榴彈爆炸的能量；一顆迎面而來的直徑為0.5毫米的金屬微粒，足以戳穿密封的宇航員飛行服；人們?nèi)庋蹮o法辨別的塵埃(如油漆細(xì)屑、涂料粉末)，也有可能成為令宇航員殞命的“殺手”?？茖W(xué)家悲觀地預(yù)測(cè)，到2300年，任何航天器都無法安全進(jìn)入太空軌道，到那時(shí)人類就只有“望天興嘆”了。