世界最大垃圾場就在我們頭頂？

江海 王東方

你們知道嗎？在我們的頭頂，有一個巨大的“垃圾場”，每天繞著地球飛行。不過，這個垃圾場跟我們平時說的非常不同，看看都有哪些垃圾吧：失效航天器、火箭殘骸、操作性碎片、解體碎片（指由前三類物體在軌運行過程中爆炸或碰撞產生的碎片）。

這些垃圾學名叫“空間碎片”，是人類航天活動的產物。它是指地球軌道上或再入大氣層的一切已失效人造物體，包括其碎塊或部件。

這些垃圾都在哪里聚集呢？

越是衛星密集的軌道，空間碎片數量越多。高度2000千米以下的低地球軌道和36000千米附近的地球同步軌道是空間碎片最為密集的區域。而在這些太空垃圾中，解體碎片占比多達60%，是“主力軍”。

目前已經知道的大于10厘米的空間碎片，大約有2.3萬個;1厘米到10厘米之間的碎片據估計有90萬個;毫米級的碎片大概有1億多。數量如此驚人，對人類真是個巨大的挑戰?。?/p>

有的空間碎片雖然個頭很小，可它們的殺傷力非常強！在太空中，空間碎片運行速度接近第一宇宙速度（7.9千米/秒），是狙擊槍子彈最大出膛速度的幾倍。一旦空間碎片與航天器發生碰撞，輕則導致航天器表面磨損、功能失效，重則導致航天器的在軌解體，甚至對航天員的人身安全構成威脅。

天上不僅有很多衛星在飛行，還有國際空間站和我國的空間站每時每刻在繞著地球飛行，它們要是撞到太空垃圾可就糟了。

如何避開這些可怕的家伙呢？那就要開展碰撞預警，避免航天器遭受大碎片碰撞。碰撞預警包含發射預警和在軌預警兩個階段。發射預警是預測航天器發射之后，短期內有沒有碰撞危險，如果有的話，就要通過改變發射時間來躲避碰撞。在軌預警是指預測航天器在未來一段時間內是否與空間碎片存在危險交會，一般通過控制航天器進行軌道機動來躲避交會碎片。

由于太空垃圾場形勢非常嚴峻，現在，主要航天國家和國際組織都會對所屬重點航天器執行碰撞預警和機動規避。截至2020年，國際空間站已執行規避危險碎片操作28次，其中，僅2020年就有3次。歐洲空間局（ESA）平均每顆低軌衛星每年需執行兩次避碰操作。

我國從“神舟五號”飛船開始，發射預警和在軌預警已經成為常態化的事情。隨著空間碎片環境的不斷惡化，航天器碰撞預警需求將急劇增加。

目前，空間碎片主動清除的方式主要可以分為兩類：一類是接觸式的，如機械臂抓、網捕等;另一類是非接觸式的，如激光推移、離子束推移等。

1993年，NASA提出利用地基脈沖激光器清除近地軌道垃圾的“獵戶座”計劃，擬采用地基激光清除空間碎片，以減緩空間碎片對載人航天的威脅。

2013年，英國薩里太空中心聯合歐洲多家研究機構，在歐盟第七框架計劃資助下，啟動“空間碎片移除”計劃。2018年6月，試驗衛星“RemoveDEBRIS”脫離空間站開始入軌運行。2019年2月，試驗衛星的“魚叉”成功撞擊并擊穿目標面板，驗證了其抓捕空間碎片的能力。

近年來，我國在空間碎片主動清除方面也取得了長足發展。2016年6月，我國發射自主研制的“遨龍一號”空間碎片主動清除飛行器，開展了空間碎片探測、識別、跟蹤與操作等在軌演示驗證試驗，為后續開展空間碎片主動清除創造了基本條件。