太空垃圾：應(yīng)圾桶遲早倒扣在你的頭上

#鋼板45

衛(wèi)星“NanoRacks- Remove Debris”的照片，由NASA公布。這個(gè)外形酷似漫威科幻電影《驚奇隊(duì)長(zhǎng)》里“宇宙魔方”的衛(wèi)星有著特別的用途：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。

前不久，距離地球一千多公里外的太空中，兩枚太空垃圾向彼此靠攏，一度僅有25米的距離。如果它們相撞，形成的碎片云可能使近地軌道的空間碎片量增加10%至20%。這等于在地球上空放了一場(chǎng)巨大的煙花，而當(dāng)煙花落下，我們每個(gè)人都將遭受重?fù)?。一時(shí)間，太空垃圾成為“熱搜體”。事實(shí)上，近年來太空垃圾一直是各國(guó)科學(xué)家們致力解決的問題。它們對(duì)于我們的影響，絕對(duì)超乎你的想象。

致命的太空垃圾在敲門

根據(jù)歐洲航天局統(tǒng)計(jì)，目前大概有34000個(gè)直徑超過10厘米的各類人造廢棄物及其衍生物環(huán)繞著地球，此外，直徑1厘米～ 10厘米之間的廢棄物超過90萬個(gè)，小于1厘米的物體數(shù)量則超過1.28億個(gè)。它們環(huán)繞地球飛行，卻毫無用處，于是被統(tǒng)稱為“太空垃圾”。

中國(guó)第一位飛天航天員楊利偉曾經(jīng)回憶說，他在太空里聽到了許多“咚、咚、咚”的響聲，但他不知道聲音的來源是什么。而這很有可能就是太空垃圾撞擊飛船時(shí)發(fā)出的聲音。寂靜無聲的浩瀚太空里，致命的太空垃圾在敲門……想想還挺嚇人。

由于近地軌道上的物體飛行速度極快，即使是很小的太空垃圾碎片也裹挾著巨大的動(dòng)能。它們就像靜臥在軌道上的地雷，讓地球危機(jī)四伏。

更令人擔(dān)憂的是，大型太空垃圾很可能會(huì)導(dǎo)致世界末日的到來。雖然，一旦有太空垃圾的碰撞概率達(dá)到0.001%，人類就會(huì)對(duì)衛(wèi)星軌道進(jìn)行干預(yù)，但垃圾數(shù)量龐大，總讓人覺得防不勝防。

有人認(rèn)為，0.001%的概率對(duì)地球產(chǎn)生的影響微乎其微。但僅在2020年，就發(fā)生了三起潛在的、需要人為干預(yù)的太空垃圾碰撞事故。幸得我們足夠警惕，事故最終沒有發(fā)生，但每次預(yù)警都還是讓全球監(jiān)測(cè)站為人類的生死存亡捏了一把冷汗。

原來是這樣的太空垃圾

從人類踏入太空至今，已經(jīng)產(chǎn)生了上億塊總重量超過8400噸的太空垃圾。其中大部分垃圾來自散落的火箭零件。當(dāng)火箭升空后，其第一級(jí)，通常會(huì)自然地落人大氣層燒毀，但其他部分就沒有這么幸運(yùn)了。它們?cè)谕馓张c火箭主體剝離，永恒地漂浮在地球上空，無法前進(jìn)，也不能下落。比如，發(fā)射阿波羅12號(hào)的土星5號(hào)火箭的第三級(jí)，就是一個(gè)著名的太空垃圾，科學(xué)家們親切地將它命名為“J002E3號(hào)天體”，并密切監(jiān)控，避免它在不知不覺中要了我們的命。

除了火箭，衛(wèi)星也是太空垃圾的一大來源。幾個(gè)月前，哈佛一史密松天體物理學(xué)中心的科學(xué)家喬納森-麥克道爾就對(duì)科技狂人馬斯克的SpaceX公司發(fā)出了警告。他對(duì)照了SpaceX和美國(guó)政府的數(shù)據(jù)后，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)發(fā)射上天的800多顆星鏈衛(wèi)星中，大約有3%因故障而失效。數(shù)據(jù)看起來并不算高，但由于該太空衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃規(guī)模龐大，即使3%的衛(wèi)星失效，長(zhǎng)此以往，數(shù)量也相當(dāng)可畏——可能產(chǎn)生1200多顆“死”衛(wèi)星……

更可怕的是，每一顆“死”衛(wèi)星，還會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生更多的太空垃圾。早在1978年，美國(guó)航天局太空碎片研究專家唐納德·凱斯勒就意識(shí)到了這種危險(xiǎn)。按他的計(jì)算，如果地球低軌道的太空垃圾密度超過一定的數(shù)值，將產(chǎn)生級(jí)聯(lián)碰撞，也就是一塊碎片被碰撞后會(huì)產(chǎn)生多個(gè)碎屑，當(dāng)這些碎屑又和其他太空垃圾發(fā)生碰撞，則會(huì)產(chǎn)生更多的碎屑，最終導(dǎo)致低軌道區(qū)域布滿太空垃圾，使低空衛(wèi)星在這一區(qū)域很難“存活”，甚至人類發(fā)射更高軌道的衛(wèi)星計(jì)劃也會(huì)因此擱淺。

歐洲航天局的太空垃圾專家本杰明·巴斯提達(dá)充滿了擔(dān)憂：“即使我們現(xiàn)在不再向太空發(fā)射任何東西，在200年內(nèi)，大塊垃圾會(huì)碎成為小塊垃圾，從而讓太空無法使用?！?/p>

所以，如果人類想繼續(xù)探索太空的星辰大海，清理太空垃圾刻不容緩。

垃圾越來越多，人類何去何從

面對(duì)太空垃圾，各國(guó)都在積極行動(dòng)。國(guó)際空間站是人類航天史上一座重要的里程碑。它有近兩個(gè)足球場(chǎng)那么大，由于位于低軌道區(qū)域，周圍遍布太空垃圾，國(guó)際空間站儼然成了一個(gè)活靶子。為了應(yīng)對(duì)潛在的威脅，科學(xué)家們研發(fā)出了“惠普爾護(hù)盾”以保護(hù)國(guó)際空間站的安全。利用“物體在高速撞擊時(shí)，會(huì)爆發(fā)出極高的能量，從而使物體本身破碎、蒸發(fā)”的原理，“惠普爾護(hù)盾”采用了雙層設(shè)計(jì)。當(dāng)小于1厘米的太空垃圾擊穿第一層護(hù)盾時(shí)，會(huì)碎成粉末，粉末對(duì)第二層的威脅相對(duì)減小，也許只會(huì)在空間站外表面留下微小的灼燒痕跡。但當(dāng)大于1厘米的碎片來襲，人類除了改變空間站的運(yùn)行軌道，能做的也只有祈禱。

2019年，歐洲航天局宣布，委托一家名為ClearSpace的公司，計(jì)劃在2025年開展人類第一個(gè)太空垃圾清理任務(wù)，由清理衛(wèi)星ClearSpace-1執(zhí)行任務(wù)。這顆衛(wèi)星像一只大蜘蛛，它清理太空垃圾的方式是進(jìn)入太空，耐心織網(wǎng)，慢慢接近垃圾，然后俘獲它們，再開啟返回推進(jìn)器，與它們一起墜回地球。整個(gè)過程堪稱一場(chǎng)“死亡擁抱”。

其實(shí)，治理太空垃圾，科學(xué)家們一直都在提出設(shè)想，大開腦洞。比如，有科學(xué)家曾設(shè)計(jì)出一個(gè)帶有捕捉網(wǎng)的清理衛(wèi)星，試圖將軌道中的大碎片都“撈”回地球。如果垃圾太大，撈不住，則從衛(wèi)星上發(fā)射一枚魚叉叉住。為了避免越清理越臟，有的科學(xué)家還提出了一些更加瘋狂的想法，比如，在軌道上放上一塊巨型磁鐵，把太空垃圾全都吸過來……

真的很拼了。畢竟，我們把太空當(dāng)成垃圾桶，未來，這只垃圾桶必然要倒扣在我們自己頭上。

垃圾+垃圾=更多的垃圾

2009年，美國(guó)的通信衛(wèi)星“銥-33”與俄羅斯的報(bào)廢衛(wèi)星“宇宙2251”發(fā)生了碰撞，兩顆衛(wèi)星隨即從兩塊垃圾，變?yōu)榱藘蓤F(tuán)由碎片組成的“垃圾云”。

垃圾連連看

1986年，“阿麗亞娜”號(hào)火箭爆炸，其殘骸擊毀了兩顆日本通信衛(wèi)星，同歸于盡，統(tǒng)統(tǒng)變成了垃圾。十年后，這些垃圾又撞上了法國(guó)軍用衛(wèi)星“Cerise”，使該衛(wèi)星嚴(yán)重?fù)p壞，又變成了垃圾。

最可惜的太空垃圾

2010年，歐洲空間局發(fā)射（ ESA）的“Envisat”地面遙感衛(wèi)星為了躲避一枚火箭殘骸緊急變軌。監(jiān)測(cè)站的科學(xué)家們?nèi)姵鰟?dòng)，經(jīng)過了精密的計(jì)算，好不容易得出一個(gè)安全的變軌方案。但該衛(wèi)星已經(jīng)消耗了過多燃料，最后無力返回地面，成為了巨大的太空垃圾。

與垃圾斗智斗勇的宇航員

2020年9月22日，國(guó)際空間站面對(duì)垃圾來襲，不得不升高軌道以躲避潛在的碰撞風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)時(shí)在軌的3名宇航員也被迫全部離開空間站，進(jìn)入俄羅斯“進(jìn)步號(hào)”貨運(yùn)飛船避難。