太空垃圾如何掃?

　　如今，對于未來的“星際旅行”來說，也許錢不是問題，而漂浮在近地軌道上的太空垃圾才是最大的威脅。這一點科學家們早有預料，并已經在不遺余力地準備對策。近日，日本宇航探索局（JAXA）正在和一家擁有百年歷史的制網企業(yè)進行合作，計劃兩年內織就一張巨大的“太空漁網”，用于“打撈”漂浮在地球軌道中的太空垃圾。
　　地球軌道正變成垃圾場
　　自1957年10月，前蘇聯(lián)宣布將第一顆人造地球衛(wèi)星成功送入軌道開始，太空迎來了第一批人造垃圾。此后，隨著人類進軍宇宙的速度加快，伴隨著人類太空史上的一次次壯舉，越來越多的廢棄物被遺留在太空，成為空間環(huán)境的主要污染源。
　　美國知名航天專業(yè)網站space．com日前報道，在地球周圍的茫茫宇宙中，存在著50多萬塊較大的太空垃圾。五角大樓下屬的太空監(jiān)測網發(fā)現，直徑超過10厘米的太空垃圾有2.1萬多件，直徑小于1厘米的垃圾則以數十萬計。這些垃圾有些是脫落的火箭推進器，有的是廢棄的衛(wèi)星，也有航天器意外爆炸或者碰撞形成的碎片，還有一些螺絲和墊圈之類的零部件。此外，宇航員在太空作業(yè)時也可能不慎丟失物品，比如2008年11月，宇航員海德·斯特凡尼斯海寧·皮珀(Heide Stefanyshyn-Piper)在執(zhí)行一次太空行走時不慎丟失了一個工具包，當時她試圖修復空間站太陽電池板上一個被卡住的齒輪。這個丟失的工具包重30磅，里面裝有注油槍、刮鏟工具和幾袋收集的殘骸物質，后來業(yè)余天文學家在太空軌道上發(fā)現了這個處于漂浮狀態(tài)的工具包。
　　令人擔憂的是，太空垃圾的數量還在與日俱增。2009年2月，美國的“銥星33”通信衛(wèi)星與俄羅斯的廢棄軍用衛(wèi)星“宇宙2251”在西伯利亞上空790公里的高度相撞，超過1600塊碎片散布到廣闊的太空。另一次重大事件發(fā)生在2007年，當時，中國在850公里的高度上摧毀了一顆老舊的氣象衛(wèi)星，據說在軌道上產生了2500多塊大小不一的碎片。這兩次事件在近地軌道上“制造”了大量的廢棄物，可能讓更多的航天器被撞毀，反過來又會增加更多的太空垃圾，形成惡性循環(huán)。2010年5月初，美國通信衛(wèi)星“銀河15”失控，又成為圍繞地球旋轉的太空垃圾中的一員。而國際研究團隊“太空安全索引”近期發(fā)布的《太空安全2010》報告稱，可跟蹤的太空垃圾正以每年15.6％的速度增長，不可監(jiān)控的太空垃圾增長更快。
　　太空垃圾威力不可小覷
　　別看有些碎片個頭不大，但由于它們的飛行速度極快（約每秒6至7公里），因此蘊藏著巨大的殺傷力，對于軌道中的衛(wèi)星和載人航天器來說，太空垃圾簡直就是天敵。由于空間碎片與航天器之間的相對速度很大，一般為每秒幾千米至幾萬米，因此，兩者即使是輕微碰撞，也會造成航天器的重大損壞。形象的說法就是，一塊僅有阿司匹林藥片大的殘骸就能將人造衛(wèi)星撞成“殘廢”。而一塊10克重的太空垃圾撞上衛(wèi)星，相當于兩輛小汽車以100公里的時速迎面相撞，衛(wèi)星會在瞬間被打穿或擊毀。如果撞上的是載人宇宙飛船，那后果更是不堪設想。即便是個頭最小的螺母或螺釘與實施太空行走的宇航員相撞，宇航員也會立時斃命。
　　在人類太空史上，太空垃圾造成的事故和災難屢見不鮮。1986年，“阿麗亞娜”號火箭進入軌道之后不久便爆炸，化為564塊10厘米大小的殘骸和2300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”。最近的一個例子是，2010年12月3日凌晨，波音公司研制的首架“太空戰(zhàn)機”X－37B結束了太空之旅，成功返回地球。然而，美國空軍隨后透露，X－37B受到了未監(jiān)控到的空間碎片的撞擊，在熱防護瓦和機體上留下了大約7處凹坑，幸好未造成致命傷。事實上，國際空間站近年來也頻遭太空垃圾“偷襲”。2009年3月12日，由于一塊直徑約12.7厘米的太空垃圾接近國際空間站并可能對其構成威脅，空間站內的3名宇航員曾緊急疏散到與空間站對接的“聯(lián)盟”載人飛船上避風頭。
　　太空垃圾中有許多物體在進入地球大氣層時燃燒掉了，少數“大塊頭”的能夠抵達地球表面，通常落入太平洋或人口相對稀疏的地區(qū)。當然這種不可控的降落也造成了不可預測的后果。1997年，美國俄克拉何馬州的洛蒂·威廉斯被一塊5英寸（約12厘米）的金屬砸中肩膀，不過幸好沒有造成重大傷害。據后來調查，這塊金屬是來自太空中的一個火箭油料罐。而2009年7月另一塊金屬塊從天而降，落在英國東北部赫爾市一對老年夫婦家中的閣樓上，由于物體發(fā)燙，76歲的彼得不得不戴上微波爐手套才將其拿下樓來。據英國皇家空軍飛行安全分部調查分析，這塊金屬很可能已經在空中“游蕩”了至少10年。如果它墜落在街道上砸到人，說不定會出人命。這是英國皇家空軍開始監(jiān)測空中降落物體5年來，首次發(fā)現太空垃圾殘骸墜地。
　　清理太空垃圾
　　如今，太空垃圾已經引起了各國的高度重視。雖然太空垃圾和運行航天器之間的破壞性撞擊尚未頻發(fā)，但專家指出這種慘劇的發(fā)生只是時間的問題?？墒牵宄绽h比清除地球上的垃圾困難得多。為清理太空垃圾，日本宇航探索局聯(lián)合日東制網株式會社（Nitto Seimo），正在打造一張幅寬數公里的巨網。這張網由金屬線和人造纖維編織而成，網孔直徑約1毫米。它由一顆人造衛(wèi)星攜帶進入軌道，然后脫離衛(wèi)星開始“打撈”軌道內的太空垃圾。工作數周后，這張網連同它撈起的垃圾在磁力作用下被吸向地球，它們進入大氣層后開始燃燒，在落地前全部燒光。日本宇航探索局和日東制網株式會社已為此項目投入了6年時間，預計再有2年項目就會完成。不過這張網在打撈時能否做到準確無誤，不要把正常工作的衛(wèi)星和其他航天器也當垃圾收走是令各界擔心的問題。
　　《太空安全2010》報告也把太空垃圾作為一個首要問題，這與美國政府在2010年6月發(fā)布的國家太空政策不謀而合。事實上，在過去幾年里，越來越多的科學家和軍事指揮官把太空垃圾視為嚴重威脅。這促使各國著手研究如何清理太空垃圾。曾任空軍軌道分析師的韋登認為，太空垃圾讓美國更加全面地審視太空威脅；之前，華盛頓關注的重點是敵對國家的太空武器，現在則更加警惕來自環(huán)境本身的非敵對事件。美國太空總署及其他太空機構已對大多數碎片逐一分類。目前，美國國家航空航天局正在試驗一種用“激光掃帚”清理太空垃圾的辦法。這一裝置可將運行在國際空間站軌道內的直徑1厘米至10厘米的垃圾“掃”出軌道。
　　一旦某個太空垃圾目標被鎖定，“激光掃帚”將發(fā)出一束激光，照射在太空垃圾背離地球的一端，使該部分氣化，然后利用氣體的反作用力推動太空垃圾朝地球的方向運動，最終使其進入大氣層燒毀。雖然這個試驗從2000年就開始，但由于激光發(fā)射裝置非常昂貴，可以擊中的目標有限，而且國際社會希望制定公約禁止在外太空部署激光武器，這成了應用這種設備面臨的另一個障礙。
　　我國也十分重視“太空垃圾”問題，從上世紀80年代就開始與有關國家開展這方面的研究工作。不過美國宇航局的尼古拉斯·約翰森表示，目前航天界還未能找到一個在技術和經濟上都行之有效的方案，同太空垃圾的斗爭還將繼續(xù)。