“瘋狂”鋪設(shè)衛(wèi)星網(wǎng)，太空垃圾誰來清理？

琴島

1.外形酷似科幻電影里“宇宙魔方”的衛(wèi)星“清除殘骸”（RemoveDebris）有著特別的用途：它可以收集太空中漂浮的垃圾碎片，并將其燒毀在地球大氣層里。該衛(wèi)星搭載3D攝像機(jī)，可以對(duì)空間中的漂浮垃圾及微型衛(wèi)星進(jìn)行定位，還可以對(duì)漂浮物的速度進(jìn)行測定。在收集漂浮垃圾時(shí)，衛(wèi)星會(huì)釋放出內(nèi)置的一張網(wǎng)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行捕獲。2.從歐洲太空控制中心合成制作的圖片中可以看到，近地軌道、地球靜止軌道及其之間可追蹤的物體多得驚人。3.2021年，俄羅斯的一家新興企業(yè)StartRocket推出了名為“碎片泡沫捕手”的新項(xiàng)目。公司設(shè)計(jì)的小圓柱狀泡沫衛(wèi)星會(huì)展開有粘性的觸手來捕獲碎屑，再將它們帶入大氣層中燃燒。

太空垃圾數(shù)量一直在快速增長：據(jù)美國航空航天局（NASA）報(bào)告，截至2019年10月，該機(jī)構(gòu)已追蹤到超過2.2萬個(gè)繞地飛行物體（其中2000個(gè)是運(yùn)行中的人造衛(wèi)星）。這些已追蹤物體的軌跡已知，碰撞幾率可被清楚估算。然而，NASA估計(jì)難以觀測到的漂浮碎片超過100萬個(gè)，算上小于1厘米的微型垃圾則遠(yuǎn)超1億個(gè)！

太空垃圾成“達(dá)摩克里斯之劍”

雖然美國、俄羅斯等已在監(jiān)控大于10厘米的太空垃圾，但對(duì)于10厘米以下的太空垃圾，現(xiàn)有監(jiān)視系統(tǒng)完全處于力不從心的狀態(tài)。

此外，據(jù)日本天空完美日星公司統(tǒng)計(jì)，截至2020年，10厘米以上的太空垃圾約3.4萬個(gè)，1—10厘米的約90萬個(gè)，0.1—1厘米的約1.3億個(gè)。幾毫米大小的太空垃圾的威力就相當(dāng)于被100公里時(shí)速的保齡球撞擊，1厘米太空垃圾的威力則相當(dāng)于轎車以70—80公里的時(shí)速相撞。

更令人憂心的是，這些碎片之間還會(huì)相互撞擊，由此產(chǎn)生更多碎片，正所謂被稱為“凱斯勒現(xiàn)象”的惡性循環(huán)：如不加干預(yù)，環(huán)繞地球軌道會(huì)被大量太空垃圾占據(jù)，來自細(xì)小碎片的輕微碰撞都足以造成大事故，人類將無法安全地發(fā)射新航天器。

荷蘭藝術(shù)家丹·羅斯加德還給出一個(gè)非常悲觀的預(yù)測：有一天地球?qū)⑸钕菟槠窃频睦位\中。這種極端前景也更需要人類對(duì)這個(gè)問題更加敏感。

在再渺小的它面前，空間站也無比柔弱

2009年，NASA就發(fā)布了一項(xiàng)研究結(jié)論，為了遏制太空碎片的增長，每年必須清除5—10個(gè)最大碎片——從冰箱到城市公交車大小不等的報(bào)廢衛(wèi)星。

事實(shí)上，國際空間站的“抵抗力”僅限于10毫米以內(nèi)的碎片，它設(shè)有碎片防護(hù)罩來阻擋小于1.5毫米的碎片，地面控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)跟蹤更大碎片（3毫米以上），并在必要時(shí)使用推進(jìn)器來實(shí)施緊急變軌避免事故。習(xí)慣成自然，國際空間站每年都要躲2—3次來自太空無序碎片的攻擊。

NASA于2017年12月開始安裝在國際空間站外部的太空碎片感應(yīng)器（Space Debris Sensor）負(fù)責(zé)開展微碎片監(jiān)測活動(dòng)（0.05—0.5毫米），提供相關(guān)物質(zhì)信息——尺寸、密度、速度、軌道等，并確定撞擊物是來自太空還是屬于人為產(chǎn)生的太空碎片。

該感應(yīng)器項(xiàng)目主要研究人員約瑟夫·漢密爾頓表示：“即便0.3毫米這么小的碎片也能損壞暴露在外的熱保護(hù)系統(tǒng)、宇航服、舷窗和未遮蔽的敏感設(shè)備……在空間站上，它可能會(huì)在宇航員路徑中的把手上留下鋒利的邊緣，從而導(dǎo)致宇航服損壞?！?/p>

目前，歐洲科學(xué)家應(yīng)對(duì)太空垃圾主要有兩種策略：一是監(jiān)控大型垃圾以避免碰撞;二是用技術(shù)手段清理較小的太空碎片。

大公司使局面更混亂？

雖然商業(yè)公司加強(qiáng)了清除太空垃圾的創(chuàng)新能力，但另一方面，它們也完全有可能增加太空任務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)。例如，2019年歐洲航天局的“風(fēng)神”與美國的“星鏈”就曾出現(xiàn)相撞險(xiǎn)情，歐洲航天局不得不對(duì)“風(fēng)神”手動(dòng)變軌，避免發(fā)生“交通事故”，進(jìn)而產(chǎn)生更大量太空垃圾。

事實(shí)上，“星鏈”（Starlink）衛(wèi)星為馬斯克衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃中的重要一環(huán)。馬斯克曾詳細(xì)介紹道，只要部署的星鏈衛(wèi)星數(shù)量達(dá)到800顆，就可以為全球大部分地區(qū)初步提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。2021年1月，又有143枚衛(wèi)星搭乘SpaceX獵鷹火箭發(fā)射升空，進(jìn)入預(yù)定軌道。星鏈已有近900顆衛(wèi)星，這數(shù)量已經(jīng)超過了歐洲發(fā)射的所有衛(wèi)星！

另外，亞馬遜公司也挖來了SpaceX的幾位前高管，如法炮制了“星鏈計(jì)劃復(fù)刻版”：它于2019年就表示計(jì)劃將在3個(gè)不同近地軌道上部署3236顆衛(wèi)星。

隨著這些財(cái)大氣粗的公司加入太空俱樂部，太空中衛(wèi)星數(shù)量必然會(huì)經(jīng)歷爆發(fā)性的增長，給太空交通、太空垃圾清掃造成更大壓力：譬如，剛剛提到的“風(fēng)神”險(xiǎn)與“星鏈”衛(wèi)星相撞事故是如何產(chǎn)生的？歐洲航天局太空垃圾清理計(jì)劃負(fù)責(zé)人路易莎·依諾桑提解釋道，一般說來，不同航天局管理各自運(yùn)行中的衛(wèi)星時(shí)，會(huì)與其他航天局相關(guān)負(fù)責(zé)人聯(lián)系協(xié)調(diào)。不過，SpaceX是私人運(yùn)營商，而歐洲航天局工程師聯(lián)系其時(shí)，只是在互聯(lián)網(wǎng)上搜索了該公司的聯(lián)系方式并向其發(fā)送了一條消息（無人回復(fù)）。因此，歐洲航天局決定單方面采取避讓計(jì)劃。這意味著，各國航天局需要和太空市場的新商業(yè)運(yùn)營商進(jìn)行更充分的溝通。

潘多拉的盒子被打開？

依諾桑提稱，按規(guī)定，衛(wèi)星必須在“25歲”前被處理，但實(shí)際上只有20%的衛(wèi)星被有效回收：衛(wèi)星價(jià)值很高，其運(yùn)營商經(jīng)常會(huì)“榨取”其價(jià)值到最后一刻。不過后果就是，一旦出故障，它就成了能在太空逗留長達(dá)200年的垃圾。近地軌道的失效衛(wèi)星會(huì)在重力作用下慢慢下降，重新進(jìn)入大氣層。依諾桑提認(rèn)為，SpaceX選擇在近地軌道鋪設(shè)衛(wèi)星也是考慮到這一點(diǎn)，但她擔(dān)憂，SpaceX今后是否會(huì)選擇更高、更難回收衛(wèi)星的軌道？

在這個(gè)問題上，法國國家太空研究中心的皮埃爾·歐瑪利做了更詳細(xì)的說明：在早期，SpaceX要求使用的是更高的軌道。但是，由于它提交的授權(quán)申請(qǐng)涉及多達(dá)12000個(gè)衛(wèi)星，美國監(jiān)管機(jī)構(gòu)使其將預(yù)設(shè)高度降低到500公里左右。歐瑪利還特別提到，這些物體在夜晚的開始和結(jié)束時(shí)用肉眼清晰可見，對(duì)進(jìn)行觀測活動(dòng)的天文學(xué)家施加了光污染的障礙！