國際空間站20天內(nèi)“挪窩”兩次,，只為降低軌道高度躲避太空垃圾;一塊微小的油漆斑點(diǎn)，在太空高速飛行中撞擊衛(wèi)星,，可能引爆一場航天大國間的外交甚至軍事沖突……

為應(yīng)對太空垃圾帶來的重重問題,，日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)計劃今年秋天起開展相關(guān)清除實(shí)驗。其核心方案是,，利用磁場中有電流經(jīng)過會使物體產(chǎn)生運(yùn)動的原理,，通過一條700米長的電線，給高速飛行的太空垃圾通電，使其減速后墜落于大氣層燃燒殆盡,。

太空本是廣袤無垠的空間，卻由于人類活動而日益擁擠,。規(guī)避空間碎片幾乎成了各種航天器,、衛(wèi)星和國際空間站的“規(guī)定動作”。這些太空垃圾是如何產(chǎn)生的?其嚴(yán)重性是否被擴(kuò)大了?相關(guān)清理技術(shù)真的有效嗎?

一塊“阿司匹林”就能把衛(wèi)星撞殘廢

1965年,，美國宇航員愛德華遺失的手套,，以時速近2.8萬千米的速度在太空飛行。好在,，這只殺傷力大的手套,，最終在大氣層被燒毀。

2007年,，國際空間站宇航員安德森在太空行走期間,，將一個635千克重的有毒氨水罐拋入太空。16個月后,，這個電冰箱大小的太空垃圾墜入澳大利亞和新西蘭之間的茫茫大海,，沒有擊中過往船只。

但在人類航天史上,，太空垃圾造成的事故也并不少,。1983年，“挑戰(zhàn)者號”航天飛機(jī)與一塊直徑0.2毫米的涂料碎片相撞,，導(dǎo)致舷窗被損,，只得提前返回地球。1986年,，“阿麗亞娜號”火箭進(jìn)入軌道后不久便發(fā)生爆炸,，形成了564塊10厘米大小的殘骸和2300塊小碎片。這些密集的“彈丸”,，后來直接造成兩顆日本衛(wèi)星失靈,。

太空垃圾，又可稱為軌道碎片,，特指宇宙空間中除正在工作著的航天器以外的人造物體,。它的來源非常廣泛，如“退休”的衛(wèi)星;報廢的火箭助推器;宇航員作業(yè)時留下的航天服,、工具鏟,、老虎鉗、相機(jī),、牙刷;航天器漏出的固體,、液體，以及航天器碰撞過程中產(chǎn)生的碎片，等等,。

目前,，地球軌道中飄浮著難以計數(shù)的太空垃圾，其中至少有2萬塊大尺寸碎片可在地面進(jìn)行追蹤,。最大碎片相當(dāng)于一輛公共汽車,，可觀測到的最小碎片與壘球相當(dāng)?？茖W(xué)家指出,，一塊阿司匹林藥片大小的碎片就能把人造衛(wèi)星撞成殘廢，大于10厘米一個棒球大小的垃圾則可能直接撞碎航天器,。

中國國家航天局秘書長田玉龍介紹,，太空中毫米級以上的空間碎片數(shù)以億計，總數(shù)量達(dá)幾千噸,。同時,，世界各國發(fā)射了6500多艘航天器，廢棄衛(wèi)星有5000多顆,，它們隨時有可能墜入地球,。更嚴(yán)重的是，環(huán)繞地球軌道的碎片數(shù)量,，以每年2%~5%的速度遞增,。按照這個速度計算，如果不加以清理,，那么近地軌道在300年后就可能被垃圾填滿,。

雷達(dá)筑成“監(jiān)視籬笆”激光脈沖射殺軌道碎片

太空垃圾隱患巨大，各國,、各地區(qū)的科研機(jī)構(gòu)都在積極嘗試破解,。

目前，國際空間站專門加設(shè)防護(hù)層以應(yīng)對小碎片,。歐洲航天局規(guī)定,，衛(wèi)星應(yīng)作鈍化處理，即衛(wèi)星被撞后也不會發(fā)生爆炸,，從而避免產(chǎn)生更多的碎片,。

美國曾啟用9個陸基雷達(dá)陣組成“太空籬笆”，系統(tǒng)監(jiān)視空間碎片,。目前,，這一系統(tǒng)正升級到第二代。有報道稱,，它將能追蹤超過20萬個直徑大于2厘米的太空垃圾,。

瑞士航天中心正在研發(fā)一種超快仿生手臂，將其安裝在“清潔空間一號”衛(wèi)星上，捕捉并回收太空垃圾,。這個機(jī)械手臂的特點(diǎn)是“超快”--能在0.05秒內(nèi)抓住各種不規(guī)則形狀的拋擲物,。按照計劃，“清潔空間一號”的發(fā)射時間定在2018年,。

日本理化學(xué)研究所的科學(xué)家們則提議為國際空間站安裝一個激光系統(tǒng),，用于“射殺”太空垃圾。這個激光系統(tǒng)可利用空間站上的望遠(yuǎn)鏡,，搜尋和鎖定約100千米外的太空垃圾，而后發(fā)射激光,。強(qiáng)大的激光脈沖能夠?qū)⑻绽迫氲厍虼髿鈱?，最后迫使其在大氣層中燃燒殆盡。研究小組認(rèn)為,，這個激光系統(tǒng)能夠在5年內(nèi)清除大多數(shù)太空垃圾,。

更具環(huán)保意義的嘗試則是“二維宇宙飛船”。這種航天器使用特殊的二維薄膜材料制成,，可以包裹住太空垃圾并使其離開軌道,。據(jù)美國宇航局介紹，“二維宇宙飛船”面積大小為1平方米,、重量約為35克,，發(fā)射成本大為減少。

中國政府也注重從源頭上減少空間碎片的產(chǎn)生,。記者了解到,，我國的航天科研人員已對在役長征系列運(yùn)載火箭實(shí)施了末級鈍化處理，并多次就廢棄衛(wèi)星實(shí)施了離軌處置,。

既要發(fā)展技術(shù)手段還需制定太空“交規(guī)”

從現(xiàn)有技術(shù)角度來看,，諸如激光燒、機(jī)械手抓取等清理太空垃圾的設(shè)想,，都面臨一些難題,。

以“清潔空間一號”為例，機(jī)械手臂捕捉太空垃圾時,，容易受到陽光的干擾,。陽光反射會擾亂視覺處理系統(tǒng)，影響速度和距離的估計,。這就對任務(wù)操作的精密性提出了極高的要求,，研究人員必須考慮各種參數(shù)，如太陽的光照角度,、立方體衛(wèi)星物理數(shù)據(jù),、移動的相對速度和所有與測量有關(guān)的不確定性，以及衛(wèi)星自身旋轉(zhuǎn)速度等。同時,，還要努力完善視覺信號處理的項目,，確保太空操作處理器的高性能。

使用激光粉碎太空垃圾的方法,，也有一個“先天不足”,，即無法處理直徑小于10厘米的太空垃圾。而為了消除這些較小的太空垃圾,，科學(xué)家設(shè)想在太空飛船上裝配網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行篩選,。但這種太空飛船的動力，從何而來?

清華大學(xué)研究人員有針對性地提出了一種解決措施:首先,，太空飛船使用網(wǎng)狀裝置捕獲太空垃圾,，收集的太空垃圾通過激光進(jìn)行消化處理，或者使用特殊研磨球處理成粉末,。之后,，將這些粉末狀太空垃圾放置在極端溫度條件下，使其轉(zhuǎn)變成可作為火箭燃料的等離子體,。然而,，有批判人士認(rèn)為，這一設(shè)想過于完美,、難以實(shí)現(xiàn),。

事實(shí)上，要真正解決太空垃圾難題,，不僅要借助于技術(shù)手段,，還需要國際社會協(xié)同合作，制定統(tǒng)一太空“交規(guī)”,。航天專家葉培建認(rèn)為,，除了進(jìn)行碎片防護(hù)、防止太空垃圾導(dǎo)致的碰撞,，還應(yīng)協(xié)同各國進(jìn)行軌道位置的合理有效分配,。

“隨著空間飛行器的增多，軌道位置的分配問題日漸受人關(guān)注,。一個空間的軌道位置,，尤其是地球同步衛(wèi)星軌道，其實(shí)非常有限,，需要國際上進(jìn)行合作,，按需求和可能予以優(yōu)化?！比~培建呼吁,，還有必要考慮用好當(dāng)前看來“不太好的軌道位置”,，做到開源節(jié)流。

在這方面,，目前國際組織初步訂立了幾項原則,。具體包括:飛行器壽終正寢后，有能力離軌即離開有用軌道;對已編號的全部碎片,，要進(jìn)行全程跟蹤,，目的是讓航天飛機(jī)、空間站,、衛(wèi)星對較大碎片進(jìn)行避讓;在飛行器設(shè)計的時候,，應(yīng)考慮如何針對小碎片碰撞進(jìn)行有效防護(hù)等。

此外,，有能力移除空間碎片的國家,，就有可能摘除別國的航天器，從而威脅太空安全秩序,。這在一定程度上制約著太空垃圾的清理,。