太空垃圾：包裹地球的“幽靈”

朱　潔

地球周圍成了垃圾場，充滿了各種衛(wèi)星殘骸、碎玻璃、螺釘?shù)葋y七八糟的東西，因此撞擊事件發(fā)生的幾率大大增加。如何處理這些垃圾成為宇航和軍事部門首要頭疼的問題。但是誰來做清掃的工作呢?

2009年3月12日，國際空間站上已做好了戰(zhàn)斗準備：一塊衛(wèi)星碎片正在接近。前夜，美國國家宇航局和聯(lián)合航空作戰(zhàn)中心的負責人緊緊盯住探測屏，他們希望能夠確認：檢測到的物體只會帶來很小的威脅。但是幾個小時過后，他們改變了看法，這次是“紅色警戒”!3名宇航員迅速沖進空間站內(nèi)的“聯(lián)盟號”飛船。萬一發(fā)生撞擊，他們要確保有辦法返回地面。幸運的是，編號25090PAMD的太空碎片(直徑12cm)最終與空間站擦身而過。

已經(jīng)有十幾艘飛船經(jīng)歷了類似事件。美國人在提到地球周圍的垃圾場時喜歡稱其為太空垃圾，它們已成為令空間工程師和宇航員們倍感頭痛的難題?？臻g軌道已經(jīng)成了太空垃圾的傾倒場。每年軌道都會新增200多枚垃圾。自從1957年10月Spoutnik1發(fā)射升空到現(xiàn)在，已經(jīng)有3萬多垃圾殘骸在地球附近的近地軌道和同步軌道游蕩。雖然隨著時間的推移，有一部分在返回地面時燒毀在大氣層中，但軌道上的“人口密度”仍相當大，如今尚有1.25萬枚雷達可探測到的直徑超過10cm的垃圾在編。保溫毯、螺母、工具箱，甚至是出艙時丟掉的手套，還有大型設備，如空間站航天員擱置在甲板上的液氨燃料箱等，各種稀奇古怪的東西都有，總重量達5000噸。除此之外，還有約30萬個較小的垃圾(直徑1到9cm)和約3500萬個1mm左右的碎片。

不要小瞧這些微不足道的小玩意，它們很有可能成為致命武器，使宇航員喪命，將人造衛(wèi)星擊穿或至少會擦壞航天飛機那些價值不菲的窗戶。法國國家空間研究中心(Cnes)垃圾清理計劃負責人費爾南多·阿爾比解釋說：“即使是很小的物體，跟衛(wèi)星碰上，也會產(chǎn)生巨大的威力?！?/p>

這些微小而致命的物體在太空中的壽命可能會很長。在800km的高度，它們可以存在200年之久，而在地球同步軌道，其壽命可能是無限的?！叭澜缑磕暧?0到80次發(fā)射升空，就會有220個物體滯留在空間?！卑柋日f，“后果就是，太空垃圾的數(shù)量以令人難以置信的速度在激增，已經(jīng)達到了警戒標準?！?/p>

隨著太空垃圾數(shù)量的不斷增加，它們之間的碰撞幾率也大大提升，從而產(chǎn)生更多的碎片。科學家指出，當太空垃圾的數(shù)量達到一定程度，就有可能產(chǎn)生“雪崩”效應，使航天活動無法進行，近地空間完全失去使用價值。太空垃圾巨大的破壞力來自于它的速度，它和航天器撞擊時的動能十分巨大。美國約翰遜航天中心宇航局軌道殘骸計劃辦公署主管兼首席科學家尼古拉斯-約翰遜介紹：“一顆10克質(zhì)量的空間碎片撞擊航天器時，它的撞擊效果就和質(zhì)量1300千克，時速100千米的汽車撞擊效果一樣，后果是災難性的。”

1991年12月，俄羅斯宇宙1934導航衛(wèi)星和另一顆宇宙926衛(wèi)星殘骸相撞；1996年7月，法國西雷斯軍用衛(wèi)星與10天前發(fā)射的阿麗亞娜火箭第三級燃料箱爆炸碎片發(fā)生碰撞，造成衛(wèi)星失事；2007年7月，歐洲Meteosat氣象衛(wèi)星碰到不明物體，軌道發(fā)生改變……這些都是典型的太空垃圾“宇宙交通肇事案”。2009年2月10日，美國的通訊衛(wèi)星銥星33和俄羅斯的宇宙2251衛(wèi)星在西伯利亞上空相撞。如今，人們還在對爆炸產(chǎn)生的碎片進行清理：已發(fā)現(xiàn)的有銥星33碎片159枚，宇宙2251衛(wèi)星碎片355枚。

由誰以及如何清掃這些太空垃圾成了眼下的一大難題。2009年3月25日到27日在德國達姆施塔特召開的機構(gòu)間空間碎片協(xié)調(diào)委員會(IADC)11個主要空間組織專家會議上，空間垃圾威脅成為主要議題。

至于如何阻止太空垃圾擴散，IADC的空間專家們建議在衛(wèi)星完成任務后清空燃料箱，以減少爆炸的可能性。他們還希望把近地軌道上的殘骸引入大氣層焚毀，以此來把它們的壽命限制在25年內(nèi)。同步軌道上的飛行器則被發(fā)配到300km以外的軌道墳墓里。研究辦公室也在開發(fā)用于捕獲殘骸的系統(tǒng)(cnes)，通過從捕獲衛(wèi)星上伸出的光纜網(wǎng)捕獲，或是通過強力激光束把垃圾轟入大氣層，或是像折疊帆一樣，一旦完成使命，就展開空氣囊減速返回地球。Cnes微型衛(wèi)星試驗將在2到3年內(nèi)完成。