大事件？宇航員在太空丟了塊鏡子

克莉斯汀

有報道稱，執(zhí)行太空行走任務(wù)的宇航員卡西迪于6月26日走出國際空間站工作時，不小心弄丟了宇航服上的一面小鏡子。各媒體對此紛紛報道稱：“這是人類制造的又一塊新的太空垃圾?！?/p>

美國國家航空航天局（NASA）公布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)也顯示，目前地球軌道上的人造物質(zhì)總量已超過7600噸，人類太空活動帶來的大小介于指甲蓋到保齡球之間的太空碎片，最少有90萬片。一旦它們的繞地飛行速度達(dá)到每秒8公里以上，就會產(chǎn)生極大的殺傷力，對衛(wèi)星、火箭、空間站構(gòu)成極大威脅。

清理這些太空垃圾成為當(dāng)務(wù)之急，未來幾年太空碎片監(jiān)測和清除市場將迅猛發(fā)展。英國宇航署（UK Space Agency）最近就剛剛宣布，將撥款100萬英鎊用于資助太空垃圾追蹤科技創(chuàng)新技術(shù)。應(yīng)該說，這就是所謂的新技術(shù)帶來新問題，新問題又會刺激新領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)。

太空服上裝面鏡子干啥

丟失鏡子的這位宇航員是國際空間站的指揮官克里斯·卡西迪，據(jù)說當(dāng)時他正和同伴從國際空間站出來進(jìn)行太空行走，任務(wù)是更換老舊的電池。結(jié)果不知道什么原因，他宇航服袖子上的一面小鏡子脫落了。

報道稱，這面鏡子是以每秒約1英尺（約合0.3米）的速度飄走的。后來接受采訪時，他解釋說，實施太空行走的宇航員兩個衣袖上都會各自佩戴一塊手腕鏡，以便在工作時獲得更好的視野。這種鏡子只有5英寸（約合12.7厘米）長，3英寸（約7.62厘米）寬，加上固定帶后的質(zhì)量不到0.1磅（約合45克）。由于宇航服的設(shè)計限制，宇航員的頭盔并不能隨意轉(zhuǎn)動，在宇航服的前胸部位有一塊顯示屏，宇航員可以通過袖子上裝的鏡子的反射來查看顯示屏。

卡西迪說：“我當(dāng)時碰巧往下看，就看到有個反射陽光的東西正消失在黑暗中。這是我最后一次看到它。那對我來說真是糟糕透頂。”雖然NASA事后稱，這面丟掉的鏡子對太空行走和空間站都未構(gòu)成危險，但這塊小鏡子還是被評價為“最匪夷所思的一塊太空垃圾”。

太空垃圾極可能成為“衛(wèi)星殺手”

任何一塊太空垃圾都是有可能自己落回地球的，但這個可能要取決于它的地面高度。NASA提供的專業(yè)數(shù)據(jù)顯示，在離地球表面600公里以下的物體如果讓它“自由飛行”，在重返地球大氣層之前它要繞軌道運行好幾年，而1000公里以上的物體則要在軌道上運行幾個世紀(jì)才可能返回地球。而目前大部分太空垃圾都存在于距離地球表面2000公里以內(nèi)的近地軌道上，在赤道上方35786公里的地球靜止軌道上也可以發(fā)現(xiàn)一些碎片。

隨著人類的太空活動頻繁，太空垃圾正逐漸堆積成“?！?。它們可能是一塊巨大的火箭殘骸，也可能是一小片油漆碎片，當(dāng)然也包括宇航員太空行走時遺失的各種私人物品，比如上面那塊小鏡子。美國有研究結(jié)果表明，按照目前的碎片增長速度估算，如果不采取任何措施，約70年后碎片數(shù)量將達(dá)到發(fā)生“碎片鏈?zhǔn)阶矒粜?yīng)”的臨界值，之后近地空間將徹底不可用。

而預(yù)計到2029年，地球近地軌道還將部署總計約57000顆低軌衛(wèi)星。單是美國SpaceX公司一家，隨著他們的“星鏈”計劃的推行，未來就將擁有數(shù)萬顆衛(wèi)星。太空中的人造衛(wèi)星越多，就越容易產(chǎn)生新的太空垃圾。過多的垃圾碎片又會嚴(yán)重威脅目前在太空活動著的宇航員和航天器的安全。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，平均每年都有一顆衛(wèi)星被太空碎片擊毀。據(jù)統(tǒng)計，航天飛機(jī)與太空碎片發(fā)生災(zāi)難性碰撞的風(fēng)險為1/300。以哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的任務(wù)為例，其軌道更高、垃圾更多，風(fēng)險也更高，達(dá)到1/185。所以不能坐等它們自己重回地球懷抱，除了嚴(yán)密地監(jiān)控它們的行蹤，人們還在想辦法主動回收這些太空垃圾。

回收事業(yè)正蓬勃發(fā)展

近年來，太空垃圾的回收問題逐漸受到各國重視，相應(yīng)技術(shù)也不斷推陳出新。

目前這方面的技術(shù)主要分兩部分：空間態(tài)勢感知技術(shù)和空間碎片清除技術(shù)。空間態(tài)勢感知是指通過雷達(dá)和光電技術(shù)探測、跟蹤、識別、編目地球軌道上的所有人造目標(biāo)，除了監(jiān)測有效運行的各種人造太空飛行器，當(dāng)然也包括監(jiān)測太空垃圾。這是實現(xiàn)躲避碰撞和碎片清除的前提條件。而空間碎片清除技術(shù)，目前主要目的是設(shè)法使太空垃圾降低軌道、進(jìn)入大氣層，借助與大氣摩擦產(chǎn)生的高溫令其燒毀。

美國空軍有一個“太空籬笆”項目，就是利用雷達(dá)來跟蹤大約20萬件太空垃圾。2017年12月，國際空間站實驗艙外還連接了一個工具箱大小的碎片感應(yīng)器，隨空間站圍繞地球軌道運行，探測毫米級碎片，以及碎片撞擊所有物質(zhì)的數(shù)據(jù)，辨別撞擊物是太空隕石還是人造垃圾。

而俄羅斯方面也與巴西簽署了設(shè)置太空碎片追蹤望遠(yuǎn)鏡協(xié)議。

2012年2月，瑞士科學(xué)家啟動清理太空垃圾衛(wèi)星計劃，發(fā)射的“清潔太空一號”衛(wèi)星的任務(wù)就是在環(huán)繞地球運行的過程中收集軌道上的太空垃圾，然后攜帶垃圾返回地球，返程中這些垃圾會在大氣層焚毀。

2016年，日本發(fā)射“鸛”號貨運飛船，為國際空間站運送給養(yǎng)的同時，也在測試清除太空垃圾技術(shù)。他們的飛船在太空飛行途中釋放出一條金屬導(dǎo)索，使其吸附到太空垃圾的表面，利用物體在磁場中通電后會發(fā)生運動的原理，通過金屬導(dǎo)索的放電，讓太空垃圾減速，最后便可盡早墜入大氣層，與大氣層摩擦并燒毀。

位于英國南部的薩里太空中心也曾于2018年6月專門發(fā)射過測試太空垃圾清理回收可能性的衛(wèi)星，并嘗試過發(fā)射“捕捉”太空垃圾的“魚叉”捕捉器、磁鐵和大網(wǎng)等。

歐洲航天局計劃在2025年發(fā)起首次清除地球軌道碎片垃圾的太空任務(wù)，并表示希望更多商業(yè)機(jī)構(gòu)能參與這方面研究的后續(xù)跟進(jìn)，將各種回收技術(shù)推陳出新，以期取得更大成效。

市場經(jīng)濟(jì)有利太空垃圾回收

其實到今天為止，關(guān)于太空垃圾并沒有達(dá)成什么國際共識，相關(guān)法規(guī)也仍有待制定。但有一個趨勢倒是有利的：根據(jù)一家前瞻產(chǎn)業(yè)研究院分析，近年來衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值增幅趨穩(wěn)，產(chǎn)值規(guī)模穩(wěn)中有升?！?019年衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)狀況報告》數(shù)據(jù)顯示，2018年全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)總收入為2774億美元；2019年全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)2860億美元。

這意味著，衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量在增加，地面相應(yīng)設(shè)備建設(shè)也在增加，太空垃圾在增加，于是，太空垃圾清潔市場也有了更多機(jī)會。

一家專業(yè)的航空航天與技術(shù)咨詢公司Technavio認(rèn)為，太空碎片監(jiān)測和清除市場預(yù)計在2020—2024年將增長6.1047億美元。新興的ADR（主動清除殘骸技術(shù)）概念，也是推動未來幾年太空碎片監(jiān)測和清除市場增長的主要原因之一。這將鼓勵更多私營和科技創(chuàng)新企業(yè)參與研發(fā)新技術(shù)。

太空垃圾的回收的確很艱難，但勢在必行。要找回宇航員不小心丟失的小鏡子幾乎已是不可能，但我們還是要想辦法，盡可能地將類似這種太空垃圾所帶來的各種風(fēng)險降到最低。