[科普中国]-可恶的太空垃圾

太空垃圾（space debris或space junk），是指在绕地球轨道上运行，但不具备任何用途的各种人造物体。这些物体小到固态火箭的燃烧残渣，大到在发射后被遗弃的多级火箭。构成这些碎片的东西是，废弃的航天器和报废卫星，火箭外包装，碰撞和对接期间产生的金属片，螺母和螺栓，不慎丢弃的工具，大块冰冻火箭燃料，以及从载人飞船上扔下的宇航员排泄物。1965年，在美国宇航员第一次太空行走期间，“双子星4”号飞船宇航员埃德华·怀特丢失了一幅手套。在随后一个月中，手套以时速1.75万英里在太空飞行，成为有史以来最为危险的服装用品，直至它几个月后在地球大气层化为灰烬。它们有撞击其它航天器的风险，某些太空垃圾在返回大气层时也会对地面安全造成威胁。由于太空垃圾以轨道速度运行，若与它们相撞可能会严重损坏尚在运作的航天器，甚至威胁到宇航员在舱外活动时的生命安全。其危害极大。随着太空探索的推进，太空垃圾的数量逐年递增，太空垃圾问题开始日益受到关注。

太空垃圾的名目繁多：大的有已经“寿终正寝”，但仍在空间轨道兜圈子的卫星、空间站等航天器，被遗弃的运载火箭推进器残骸；中等有意外爆炸形成的碎片，如1996年6月3日，美国一枚飞马座火箭发生爆炸，共产生了约300000个危害性碎片；小的有一些零部件，如星箭分离用的爆炸螺栓、卫星包带和弹簧等，还有宇航员“随地乱扔”的垃圾，比如1965年，在美国首次太空行走过程中，宇航员爱德华失手丢掉了一只手套（还好，一个月后，这只时速近28000公里，人类历史上杀伤力最大的手套坠入大气层烧毁）；更多的则是极其微小的空间微粒，如航天器脱落的油漆颗粒等。

航天科学迅猛发展，大量人造卫星被人类送上天空。仅外界所知，苏联就有3000多颗人造卫星在太空遨游，履行着人类赋予的种种使命。始料不及的是，这些代表人类科技进步的使者也在日益给人类构成危险。

1、增加了宇宙垃圾
当人造卫星寿终正寝时，其残骸和碎片将充斥天空。已知数量已达15000多个，形成无法扫除的太空垃圾，对于正在运行的卫星构成潜在的危害。如1981年7月，苏联宇宙1275号卫星，在发射后被一个横冲直撞的金属块击中被分裂成百余块碎片。
1983年，美国航天飞机“挑战者”号与一块直径0.2毫米的涂料剥离物相撞，导致舷窗被损，只好停止飞行。前苏联的“礼炮—7”号轨道站也多次被此类“尘埃”损坏。1986年，“阿丽亚娜”号火箭进入轨道之后不久便爆炸，成为564块10 厘米大小的残骸和2300块小碎片，这枚火箭的残骸使两颗日本通信卫星“命赴黄泉”！1991年9月15日，美国发射的“发现者”号航天飞机差一点与前苏联的火箭残骸相撞，当时“发现者”号与这个“不速之客”仅仅相距2.74千米，幸亏地球上的指挥系统及时发来警告信号，它才免于丧生。据计算，目前太空轨道上每个飞行物发生灾难性碰撞事件的几率为3.7％，发生非灾难性撞击事件的可能性为20％。以此计算，今后将每5～10年可能发生一次太空垃圾与航天器相撞事件，到2020年将达到2年一次。
NASA（美国国家航空航天局）忧心忡忡地公布：2005年1月17日，南极上空885公里，发生了一起看似偶然的“宇宙交通事故”——一块31年前发射的，美国雷神火箭推进器遗弃物，与中国6年前发射的长征四号火箭CZ-4碎片相撞。

这是一起典型的太空垃圾“宇宙交通肇事案”。

最早提出“太空垃圾”概念的是防空部队的值班人员，因为监控宇宙空间的部门每天要监视5万多个物体，太空垃圾常令他们迷惑。16年前，加拿大某气象台宣布，发现了英仙星座附近有星体爆炸。后来才弄楚，这不过是一颗废弃人造卫星在太阳光反射下造成的效果。另据俄报载，1987年，曾发生过因连接器拧不紧，“量子”舱无法同“和平”号对接的情况。当时，经验丰富的地面控制中心认为，舱外肯定有物质干扰对接，于是派一个考察组上去检查，结果发现那里有一个金属残片。

20世纪60年代以前，没人听说过太空坠落物，但是自1973年以来，每年有数百块太空垃圾坠落地球。但由于其在经过大气层与空气产生的急剧摩擦使得这些垃圾在未通过大气层时就自我燃烧殆尽，在大气层的保护下就自我毁灭了。万幸的是，迄今没有大型的太空垃圾坠向地球，因此也尚未伤人。

美国东部时间2009年2月10日上午11时55分（北京时间2月11日晚0时55分），美国和俄罗斯的两颗通信卫星在太空相撞并产生大量太空垃圾，这极有可能会对国际空间站构成威胁。

美国宇航局（NASA）表示，他们还需要数周时间来判断此次事故带来的破坏程度，目前只是在对约500块体积较大的碎片进行跟踪。

根据其通报，这次卫星相撞发生地点位于西伯利亚上空790公里，两颗相撞的卫星分别是美国1997年发射的一颗铱星，以及俄罗斯1993年发射的一颗卫星。前者是铱星公司运行中的66颗通讯卫星之一，后者则是一颗报废的俄罗斯卫星。

这也是人类历史上首次发生卫星相撞事故。

2、卫星坠落，也会造成意外的人身伤害。

自上世纪50年代开始进军宇宙以来，人类已经发射了4千多次航天运载火箭。据不完全统计，太空中现有直径大于10厘米的碎片9千多个，大于1.2厘米的有数十万个，而漆片和固体推进剂尘粒等微小颗粒可能数以百万计。

不要小看这些太空垃圾，由于飞行速度极快（6～7公里/秒），它们都蕴藏着巨大的杀伤力，一块10克重的太空垃圾撞上卫星，相当于两辆小汽车以100公里的时速迎面相撞——卫星会在瞬间被打穿或击毁！试想，如果撞上的是载人宇宙飞船……

而且人类对太空垃圾的飞行轨道无法控制，只能粗略地预测。这些垃圾就像高速公路上那些无人驾驶，随意乱开的汽车一样，你不知道它什么时候刹车，什么时候变线。它们是宇宙交通事故最大的潜在“肇事者”，对于宇航员和飞行器来说都是巨大的威胁。

1987年9月，瑞典一位77岁老人柏森在林中，伐树时被从天而降的一块卫星碎片击中手臂，成为世界上第一个被太空垃圾击中的不幸者，同时坠落的核卫星还会导致局部地区环境的严重污染。一般坠落到地面的核卫星放射性总计量约为19000到23000居里，已超过国际允许的标准，严重后果可想而知。

航天大国，美国就先后三次发生卫星坠落事件。幸好是落入大海。核装置部件未被损坏而及时收回，才没有造成多大的危害。

另一个航天大国苏联却没有这么幸运。1977年9月18日，发射的宇宙954号核动力卫星在轨道上运行三个月后失去控制，坠落在加拿大西北部约6000平方公里的冻土地带。放射剂量严重超过国际标准，造成大面积污染。

为了减少损失和查明灾情有美国，苏联，加拿大三国组成的搜寻队已经一年的时间搜寻碎片。耗资600万美元，事情到此并未了结，加拿大诉诸国际法庭，苏联败诉，像加拿大赔款300万美元。

时隔十年，又有一颗卫星坠落引起了许多国家的不安，这颗苏联海洋核动力侦察卫星，于1988年10月底坠落地球。卫星上装有大功率的雷达，用于探测全球的水面船只及核潜艇活动。按原设计，当该卫星燃料耗尽时，由地面发出指令，将其一分为三，在重返大气层时，因热力摩擦而烧毁器和反应堆即可推送至800km以上的轨道。用自毁装置将其炸毁，但是这颗卫星的上述两个功能都有损坏，完全失去控制。苏联宣布，这颗卫星与地面控制中心失去联系，尤其是它的核反应堆已无法按既定程序与卫星主体分离，很可能造成整体坠落事故，各国对此惊恐万分，纷纷采取应急措施。英国国防部采取一切手段，严密监视跟踪卫星，美国航天局昼夜24小时。监视该卫星的运行，法国专门设置了总统直接领导的机构。一旦该卫星落入法国领土就立即行动，50架直升机随时待命。更令人担忧的是卫星具体掉在何处？只有在其绕地球最后几圈时才能确定，人们只能提心吊胆的密切注视着事态的发展，幸而该卫星在印度洋上空烧毁，核动力装置业，升入720公里的轨道继续运行。

怎样消除这种天外飞来的横祸?这是当前航天科学亟待解决的问题之一，尽管没有多少有效办法，但航天飞机的发射成功，却为人们开辟一条妙手捉星的途径。1983年6月1984年9月和11月，美国航天飞机已在太空先后捕捉了六颗失效卫星，在机舱内应急修理后再释放出去，或带回地球。这种方法不仅延长了卫星寿命，提高卫星的利用率，也为扫除太空垃圾开辟了一条道路。

1、美国
美国宇航局提出了一项“清理”近地太空的激进方法。美国密歇根大学的一个科研组正在研究一种利用气体“脉冲”射击太空碎片的新技术。这种被提议的新系统名叫太空碎片清除系统，它将通过把大气气体脉冲发射到目标碎片必经路线上，增加太空垃圾的摩擦力，令其下降坠落到地球大气层里。

2、英国

清洁太空一号卫星到2009年1月为止，英国萨里卫星技术公司（SSTL）的研究人员设计一种用于小卫星的微型电力推进器，可以将卫星安全带回地球大气层，在空中烧尽，从而避免产生太空垃圾，控制低空轨道的卫星拥挤状况。这项技术还可以将小卫星送到更远的太空。

3、中国

“中国科学院空间目标与碎片观测研究中心”2005年3月初在中科院紫金山天文台成立，将为中国在空间航天领域建起安全预警系统。

4、日本
在日本本州岛冈山县一台远程控制雷达从2011年4月6日起开始工作，该雷达主要作用是跟踪太空垃圾的移动。这是世界上第一台专门用来跟踪太空垃圾移动的雷达，该雷达将由位于日本大阪附近茨城的航天中心进行远距离控制。

5、瑞士
2012年2月，瑞士科学家宣布，计划研发犹如家用吸尘机的装置，或像水母触须一样的打扫卫星，为外层空间大扫除，清理废弃卫星及火箭残骸等太空垃圾。该卫星名为“清洁太空一号”，预计造价1,000万瑞郎（约合人民币6856.4万元），将于3至5年内发射。新卫星第一个任务是回收两枚分别于2009年及2010年发射的瑞士卫星。

四、提高环保意识迫在眉睫

1、高尔夫事件

漂移在太空中的各色废弃物，多年来已然累积成一片浩瀚的“垃圾海洋”，给航空飞行造成诸多隐患。为此，美国国家航空和航天局一向对国际空间站中航空垃圾的产生与处理十分谨慎。然而近日，原本严格的太空垃圾处理原则却出现松动，原因只为一只小小的高尔夫球。

国际空间站中的废弃物如何处理，一直是美国国家航空和航天局谨慎面对的难题，任何要丢弃在太空的垃圾都要进行严格筛选。不过最近，国家航空和航天局忽然放宽政策——“打开后门，扔掉就是了”。

原来，这是国家航空和航天局给“太空高尔夫”开的“后门”。这样一来，也许在不久的将来，高尔夫球将成为茫茫“太空垃圾海洋”中的新品种。

“元素21”是加拿大一家高尔夫球杆厂，为了使自己的品牌走向世界，该厂商不惜重金邀请俄罗斯宇航员米哈伊尔·秋林完成“太空一击”的广告宣传。据英国《每日电讯报》报道，秋林完成太空行走之后，将用该品牌球杆，在太空中挥出这记世上飞行时间最长的高尔夫球。

国家航空和航天局称，秋林打出的这只高尔夫球会在太空轨道上飞行3天，然后在坠落大气层时燃毁。不过，俄罗斯科学家认为，这只球可能要绕着地球转3年之久。令人宽慰的是，有关专家已经表示，太空垃圾若与空间站相撞并造成损失，需要相当于重20吨卡车以每小时100英里（约161公里）的速度行驶时产生的能量，这只高尔夫球还不致有如此威力。

2、清扫太空垃圾

太空垃圾大多体积不大，但由于它们的飞行速度极快，约每秒6至7公里，因此对轨道中的卫星和载人航天器的安全构成严重威胁。而一旦发生卫星相撞事故，就有可能摧毁地球的通讯系统。并且相撞可能引起连锁反应，产生更多的碎片。太空垃圾占据着近地轨道，也会影响以后航天器的发射。

目前焚烧处理是解决太空垃圾的一种方法，另一种办法是将废弃的人造卫星发射到一条更高的轨道上，在这条所谓的“公墓轨道”上，运行的航天器寥寥无几，因此发生撞击的可能性也大大降低。

很多国家也推出清扫太空垃圾的计划。瑞士联邦理工学院洛桑分校日前宣布，准备发射人造卫星，用以捕捉太空垃圾，并将其带入地球大气层焚烧。日本宇航探索局正在和一家拥有百年历史的制网企业进行合作，计划两年内织就一张巨大的“太空渔网”，用于“打捞”漂浮在地球轨道中的太空垃圾。美国航空航天制造商洛克希德·马丁公司推出“太空篱笆”计划，预计于2015年投入首次运行，追踪太空中漂浮的垃圾。但由于清除太空碎片的措施实行起来十分困难，而且成本昂贵，这些成本比卫星被碎片撞击后造成的经济损失还要大得多，因此眼下防范太空垃圾还是以“躲”为主，或者等待它们自己进入大气层烧毁。

消除太空垃圾，还需要各国更多的努力。不断完善国际法，增强国际法的执行力，在日益严峻的形势下是非常必要的，这样太空才能逐渐变得清洁而且安全。