盧健龍

“廢棄的人造衛(wèi)星、穿梭機(jī)拋下的燃料桶、空間站建造中產(chǎn)生的廢棄物、漂浮在宇宙中的無(wú)數(shù)太空垃圾……太空殘骸其實(shí)是非常危險(xiǎn)的存在。2075年，這是宇宙垃圾成為社會(huì)問(wèn)題的時(shí)代的故事?！眲?dòng)漫《星空清理者》每一集的開(kāi)頭如是介紹。沒(méi)錯(cuò)，如今在人類頭頂星空環(huán)繞的已不僅僅是夜空里的星星，更有數(shù)不清的曾被忽視的太空垃圾。

什么是太空垃圾

1957年10月4日，蘇聯(lián)向太空發(fā)射了人類歷史上第一顆人造衛(wèi)星“斯普特尼克1號(hào)”，由此開(kāi)啟了太空時(shí)代。從那以后，很多國(guó)家都逐步掌握了相關(guān)的航天技術(shù)，于是，大量的人造衛(wèi)星、探測(cè)器、載人航天器和空間站等人造設(shè)備被送入太空，其中甚至還包括一輛紅色的特斯拉跑車，它于2018年被SpaceX的獵鷹重型火箭帶上了太空。

太空中有這么多的人造物體，除了少數(shù)像“旅行者1號(hào)”那樣逐漸遠(yuǎn)離地球而去的例外，絕大多數(shù)都在地球附近的軌道上運(yùn)行和工作。就像地球上的設(shè)備一樣，這些太空中的設(shè)備的設(shè)計(jì)使用壽命也是有限的，而且還會(huì)受到宇宙輻射等環(huán)境因素的干擾和破壞。在報(bào)廢之后，大部分設(shè)備會(huì)墜入大氣層中，與空氣發(fā)生劇烈摩擦并燃燒殆盡，但仍有一部分設(shè)備會(huì)留在環(huán)繞地球的軌道上繼續(xù)運(yùn)行，比如發(fā)射于1958年3月17日的美國(guó)人造衛(wèi)星“先鋒1號(hào)”在1964年與地面失去了聯(lián)系，但至今仍然在軌道上，它是迄今為止最老的在軌人造物體。

這些被廢棄但仍停留在軌道上的設(shè)備就是太空垃圾，但它們僅僅是太空垃圾的一部分。地球周圍的太空垃圾還包括發(fā)射衛(wèi)星用的火箭的碎片和零件、航天器釋放出的固態(tài)燃料等，甚至還包括執(zhí)行出艙任務(wù)的宇航員遺失的手套、攝影機(jī)、鉗子等小物品。這些太空垃圾會(huì)不受控制地在地球周圍運(yùn)動(dòng)，還經(jīng)常發(fā)生碰撞，并產(chǎn)生出更多更小的垃圾碎片。

除此之外，人類還多次進(jìn)行反衛(wèi)星武器試驗(yàn)，這一舉動(dòng)也導(dǎo)致了太空垃圾的大量增加。反衛(wèi)星武器試驗(yàn)就是利用導(dǎo)彈去攻擊和摧毀太空中的人造衛(wèi)星，比如美國(guó)在1985年用ASM-135反衛(wèi)星導(dǎo)彈摧毀了軌道高度為555千米的Solwind P78-1衛(wèi)星，我國(guó)也在2007年從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射導(dǎo)彈，擊毀了軌道高度為865千米的已報(bào)廢的氣象衛(wèi)星“風(fēng)云一號(hào)C”。雖然這些試驗(yàn)的目的各有不同，但客觀上也導(dǎo)致了地球周圍太空垃圾數(shù)量的劇增。俄羅斯在2021年11月15日的反衛(wèi)星武器測(cè)試中摧毀了宇宙1408號(hào)衛(wèi)星，導(dǎo)致國(guó)際空間站里的宇航員緊急進(jìn)入逃生艙避難。

艱難的太空垃圾清理術(shù)

與地面上的普通垃圾不同，太空垃圾一旦形成，便很難被人為清理，只能等待它們?cè)谔?yáng)輻射壓力及大氣摩擦等因素的作用下自行墜入大氣層中，而且具體的等待時(shí)間存在很大的變數(shù)。美國(guó)在1963年實(shí)施了“西福特計(jì)劃”，就是將4.3億根銅制的偶極天線散布在高度為3500千米到3800千米的軌道上，這些長(zhǎng)度為1.78厘米、直徑為17.8微米的偶極天線在地球周圍形成一個(gè)云狀環(huán)，可以反射無(wú)線信號(hào)，是美軍通信系統(tǒng)的一部分。當(dāng)時(shí)的美國(guó)駐聯(lián)合國(guó)大使阿德萊·史蒂文森引用相關(guān)的研究論文，宣稱在太陽(yáng)輻射壓力的作用下這些偶極天線只能在軌道上停留3年左右，然而現(xiàn)實(shí)情況卻沒(méi)有那么理想，一直到60年后的今天，仍然有一部分偶極天線在地球周圍飄蕩。

那么太空垃圾危險(xiǎn)嗎？非常危險(xiǎn)！很多太空垃圾的運(yùn)動(dòng)速度非?？?，能夠輕松超越子彈的飛行速度，甚至能夠接近4.8萬(wàn)千米/小時(shí)的超高速，要知道，手槍子彈的速度也才大約1440千米/小時(shí)。即使是看似不起眼的直徑僅有幾毫米的垃圾碎片，如果高速撞擊正在運(yùn)行中的人造衛(wèi)星和空間站等設(shè)備，也可能造成不可忽視的嚴(yán)重傷害，甚至威脅宇航員的生命安全。

為了盡可能地避免太空垃圾可能帶來(lái)的不良后果，人類已經(jīng)建立了對(duì)太空垃圾的監(jiān)控機(jī)制。2022年11月，美國(guó)空間監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)就報(bào)告了總共25857個(gè)地球周圍軌道上的人造物體，里面大部分是太空垃圾，而且這些能被監(jiān)控并記錄下來(lái)的太空垃圾都是尺寸相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大的，還有大量小尺寸的太空垃圾處于無(wú)法監(jiān)控的狀態(tài)。

科學(xué)家們也在探索主動(dòng)清除太空垃圾的方法。其中一個(gè)方法就是從地面對(duì)著太空垃圾的前端發(fā)射激光，激光的燒蝕可以使太空垃圾減速，進(jìn)而降低太空垃圾的軌道高度，使其最終墜入大氣層中。還有一種方法是發(fā)射專門的航天器去捕捉太空垃圾，并將它們帶到特定的集中點(diǎn)或者推入大氣層中。2016 年6 月，我國(guó)發(fā)射了自主研制的“遨龍一號(hào)”空間碎片主動(dòng)清除飛行器。“遨龍一號(hào)”通過(guò)伸出的一只機(jī)械“手臂”對(duì)空間碎片模擬器進(jìn)行抓捕，開(kāi)展了空間碎片非合作目標(biāo)探測(cè)、識(shí)別、跟蹤與操作等在軌試驗(yàn)。

如今，針對(duì)地球垃圾的清理已經(jīng)逐步走上了正軌，然而太空垃圾是一個(gè)更不容忽視的問(wèn)題，作為以星辰大海為目標(biāo)的人類，我們的太空征程才剛剛開(kāi)始。如果放任太空垃圾無(wú)序地增長(zhǎng)下去，總有一天，對(duì)我們而言，連踏出地球第一步都會(huì)變得無(wú)比艱難和危險(xiǎn)。