太空8000噸垃圾該如何解決

如今，太空垃圾的存量超過8000噸。一些衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商在低軌道大量布設(shè)小衛(wèi)星，增加了衛(wèi)星碰撞的可能性。與此同時(shí)，大量衛(wèi)星及碎片再入大氣，還會(huì)使鋁在大氣中沉積。當(dāng)碎片落回地球，還可能意外砸到人類。我們?cè)撛趺崔k？

當(dāng)?shù)貢r(shí)間12月3日，國(guó)際空間站進(jìn)行了一次變軌，以避免與美國(guó)1994年發(fā)射的火箭的一塊碎片發(fā)生碰撞。不容忽視的是，廢棄的衛(wèi)星或衛(wèi)星解體產(chǎn)生的碎片帶來(lái)了大量太空垃圾。如今，太空垃圾的存量超過8000噸。在地球上，實(shí)行的是“誰(shuí)污染、誰(shuí)治理”的原則，但這一切在太空尚屬空白。

碎片超億的太空垃圾場(chǎng)

北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院教授焦維新表示，早期，一些照相偵察衛(wèi)星及用于探測(cè)低層大氣的科學(xué)衛(wèi)星一般在離地400公里左右的高空，屬低軌道衛(wèi)星。除此之外，氣象衛(wèi)星、對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星等應(yīng)用衛(wèi)星的飛行高度都在700至1200公里之間。在圍繞地球的所有太空垃圾中，失效衛(wèi)星以及衛(wèi)星、火箭殘骸等碰撞、解體而形成的碎片占比近八成。

處于不同軌道高度的碎片，壽命也不同。比如，高度在400公里以下的碎片，由于大氣阻力的影響，其壽命只有幾個(gè)月，最終回地球“入土為安”;高度在600公里的碎片，壽命為幾年;高度在600至800公里的碎片，壽命為十幾年;高度在800至1000公里的碎片，壽命為幾十年;高度在1000公里以上的碎片，壽命可長(zhǎng)達(dá)百年乃至上千年。

越是衛(wèi)星密集的軌道，空間碎片數(shù)量越多。根據(jù)歐洲航天局的最新預(yù)估，圍繞地球運(yùn)行、直徑在1至10厘米的碎片數(shù)量約為90萬(wàn)個(gè)，直徑在1毫米至1厘米之間的碎片有1.28億個(gè)。

太空里的碎片無(wú)論大小，危害都不容小覷。通常，碎片以第一宇宙速度（7.9公里/秒）運(yùn)行，這相當(dāng)于狙擊步槍子彈飛行速度的數(shù)倍。1顆以第一宇宙速度運(yùn)行的衛(wèi)星，被1厘米大小、以同樣速度運(yùn)行的碎片撞擊，后果相當(dāng)于衛(wèi)星遭受一輛1噸重、以50公里/小時(shí)速度行駛的汽車的撞擊，只能被摧毀。此外，數(shù)毫米大小的碎片可能使航天器無(wú)法繼續(xù)工作。而小于0.1毫米的碎片會(huì)引起航天器表面燒蝕，還會(huì)使太陽(yáng)能電池效率降低。

今年5月，在對(duì)國(guó)際空間站機(jī)械臂的一次常規(guī)檢查中，專家發(fā)現(xiàn)機(jī)械臂上有一個(gè)被微小碎片撞擊的小孔，好在這并未影響機(jī)械臂運(yùn)行。

大規(guī)模布設(shè)低軌衛(wèi)星將增加碰撞風(fēng)險(xiǎn)

讓人擔(dān)憂的是，如今，像美國(guó)SpaceX等衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商打著聯(lián)通全世界的旗號(hào)在低軌道布設(shè)小衛(wèi)星，這將增加衛(wèi)星碰撞的可能性，是未來(lái)太空最大的危險(xiǎn)。

此前，英屬哥倫比亞大學(xué)天文學(xué)家亞倫·博利刊文稱，在近地軌道已有超過1.2萬(wàn)個(gè)直徑10厘米及以上、可追蹤的碎片，直徑1厘米的碎片數(shù)目可能達(dá)上百萬(wàn)個(gè)。據(jù)悉，SpaceX計(jì)劃于2027年前實(shí)現(xiàn)“星鏈”宏圖，部署共計(jì)1.2萬(wàn)顆低軌道衛(wèi)星。雖然SpaceX聲稱發(fā)射的衛(wèi)星將在使用壽命結(jié)束時(shí)主動(dòng)離軌，但離軌的整個(gè)過程需要6個(gè)月。如果其他公司也如此操作，這意味著數(shù)以千計(jì)的離軌衛(wèi)星將緩慢穿過同一個(gè)擁擠的空間，加大了碰撞的風(fēng)險(xiǎn)。

與此同時(shí)，截至去年10月，SpaceX發(fā)射的衛(wèi)星中大約有2.5%可能已失效，這將制造大量的太空垃圾。

除了使太空更為擁擠外，小衛(wèi)星的集聚還會(huì)對(duì)天文觀測(cè)造成影響。太陽(yáng)光從航天器上反射，會(huì)使天空變亮兩至三倍。值得注意的是，由于衛(wèi)星大部分為鋁制，大量衛(wèi)星及碎片再入大氣會(huì)使鋁在大氣中沉積。當(dāng)碎片落回地球，還可能意外砸到人類。

清理太空垃圾成當(dāng)務(wù)之急

如今，主要航天國(guó)家和國(guó)際組織都會(huì)對(duì)其重點(diǎn)航天器執(zhí)行碰撞預(yù)警和機(jī)動(dòng)規(guī)避。截至去年，國(guó)際空間站已執(zhí)行規(guī)避危險(xiǎn)碎片操作28次。

然而，并不是所有碎片都能及時(shí)預(yù)報(bào)并進(jìn)行完美躲避。美國(guó)宇航局科學(xué)家唐納德·凱斯勒認(rèn)為，在當(dāng)今太空日益擁擠的情況下，清理部分太空垃圾應(yīng)成為優(yōu)先項(xiàng)。目前，主動(dòng)清除太空垃圾的方式主要有兩類：一類是接觸式的，如機(jī)械臂抓、網(wǎng)捕等;另一類是非接觸式的，如激光推移、離子束推移等。

焦維新表示，未來(lái)發(fā)射的衛(wèi)星最理想的報(bào)廢方式是主動(dòng)減速進(jìn)入更低的軌道，最終墜入大氣層銷毀。目前，中國(guó)在空間態(tài)勢(shì)感知、碎片減緩等技術(shù)方面雖然取得了一定進(jìn)展，但仍然無(wú)法滿足太空活動(dòng)治理要求。就處理空間碎片而言，最大的問題是沒有國(guó)際公約進(jìn)行約束。這項(xiàng)長(zhǎng)期工作需要各國(guó)加強(qiáng)合作，并付諸實(shí)際行動(dòng)。

美國(guó)佐治亞理工學(xué)院國(guó)際事務(wù)學(xué)院副教授瑪麗埃爾·博洛維茨表示，近年來(lái)，對(duì)航天器的在軌維修等操作引發(fā)了軍事人員的極大興趣。這些快速發(fā)展的技術(shù)有著雙重用途，有可能用于和平的太空活動(dòng)，也可能用于太空戰(zhàn)爭(zhēng)。這樣的隱患需要通過外交談判和協(xié)商來(lái)解決。

（《中國(guó)新聞周刊》）