太空垃圾清理大作戰

出于某種奇怪的本能，人類偏愛在所到之處留下痕跡。百萬年歷史地貌被無情踩踏、最美自然景點垃圾成山等報道比比皆是。但你以為只有在我們居住的地球空間才會出現這樣的情況嗎？實際上，有此“特長”的人類同樣沒有放過浩瀚的宇宙。只是當我們意識到這個問題時，太空垃圾也已泛濫成災了。

太空時代產生的垃圾

自1957年第一顆地球軌道衛星“斯普特尼克1號”發射以來，人類的探索活動在太空中留下了大量廢棄物，小到涂料碎片、宇航員太空行走時丟掉的裝備，大到火箭助推器、停止工作的廢棄衛星。

據估計，介于1毫米到1厘米之間的太空垃圾有約1.28億塊，1厘米到10厘米間的有約90萬塊，10厘米以上的有約34000塊。地球附近的太空已十分擁擠。

在近地軌道上，這些碎片以平均7.9千米/秒的速度飛行——比子彈的速度還要快10倍，這意味著即便是非常小的碎片也能破壞在役航天器。其中1厘米到10厘米之間的碎片是航天器殺手，它們的尺寸一方面足以對航天器構成嚴重威脅，另一方面又因為太小而無法被追蹤。更大的碎片能通過長期追蹤提前規避，以國際空間站（ISS）為例，它每年至少要機動一次，以躲避可能致命的撞擊。

據統計，2010年威脅航天器正常運行的危險接近事件平均每周發生13000次，科學家預計到2059年這個數字將上升至50000次。而主動規避太空垃圾會使航天器增加燃料消耗、縮短服務時間，以及提高發射成本。

2009年2月10日，美國通信衛星“銥星33”和俄羅斯已報廢的“宇宙2251”衛星在西伯利亞北部地區上空789千米處發生碰撞，致使大約2000塊大型碎片進入太空。

雷達可以追蹤低軌道上的碎片，望遠鏡則能追蹤2000千米至36000千米高的中軌道以及地球同步軌道上的物體，不過望遠鏡無法發現直徑小于1米的碎片。除此之外，科學家還會借助射頻技術檢測衛星是否存在異常。

追蹤技術只能對碰撞危險進行預警，這是遠遠不夠的。如果不采取更有效的措施處理這些太空垃圾，終有一日我們將再也無法發射載人航天器，也不能用衛星傳輸電視信號、預報天氣、連接移動網絡或提供全球定位服務。

人類將哪些垃圾丟在了太空

手套

美國“雙子星4號”的宇航員愛德華·華特1965年丟失的手套，曾以每小時2.8萬千米的速度飛行，專家稱之為在小尺寸垃圾中“危險性最大的垃圾”。

照相機

2006年12月的“發現號”航天飛機遺失了一臺照相機。

工具包

2008年，美國宇航員海德馬里·斯特凡尼斯海寧·皮珀在一次太空行走中遺失了一個內含潤滑槍的工具包。2009年8月，這個工具包重新落入大氣層。

“神秘”金屬球

1965年，從“雙子星”飛船上掉落的一顆金屬球在澳大利亞西部地區引發了一陣恐慌，人們誤以為它來自UFO。

200袋垃圾

“和平號”空間站上的宇航員在1986年至2001年間丟進太空的垃圾量。

4.8億根銅針

1963年，作為“西福特計劃”（意圖人工制造一個電離層）的關鍵一環，美國軍方將數億根銅針發射到3700千米高的環地球軌道上，其中一些針至今仍然在軌。

128千克核電池冷卻劑

泄漏自早已不工作的蘇聯雷達型海洋監視衛星。

30萬塊碎片

1996年，“飛馬座”火箭上升級爆炸后產生了諸多碎片。

這些人類制造的太空垃圾，就像是馬路上隨意亂開的汽車一樣漂浮在太空軌道上。不經過追蹤，你無法知道它們什么時候停住、何時會突然進行變線……由于它們的相對速度較大，小到幾毫米的油漆碎片都足以給人造衛星或者載人飛船造成致命損傷。可以說，這些看似不起眼的碎片是宇宙“交通事故”最大的潛在“肇事者”。

太空垃圾的殺傷力

說完天上的事，我們再說說地上的事。太空垃圾離我們這么遠，能有什么危害呢？太空垃圾除受到來自地球的萬有引力以外，還受到來自太陽、月球、地球大氣層等的多種力的作用。在這些力的共同作用下，某些碎片的軌道會緩慢發生改變，具體地說就是高度越來越低，最后碎片會落到地面上。我們應該慶幸，地球外面包裹了一個叫大氣層的東西，很多碎片在隕落過程中會在大氣層里燒毀，但也有個頭超大燒不干凈的，最后落到地面上。它們會造成什么危害呢？

1.有毒。

大部分火箭或航天器的燃料都含有劇毒，屬于有害垃圾，一旦落到地面，危害極大。為了清理這些落地的有害垃圾，就需要斥巨資。1978年1月24日，蘇聯雷達衛星發生故障，在加拿大上空解體，衛星上30千克的濃縮鈾和反應堆隕落，放射性碎片灑落在80萬米長的地面帶上，造成了嚴重污染，清除的費用高達1400萬美元。

2.直接砸人。

太空垃圾砸人事故確實發生過一起（到目前為止也是唯一的一起）。1997年春天的一個晚上，一位叫洛蒂·威廉姆斯的美國女士在遛彎時肩膀被一個東西撞了一下。事后確認，那是一塊火箭殘骸形成的碎片。她成了第一個也是唯一一個被太空垃圾砸到的地球人。

自人類歷史進入航天時代以來，太空垃圾造成的事故不在少數。1991年12月，俄羅斯已廢棄的人造衛星“宇宙1934”與飛船“宇宙926”釋放出的一大塊物體相撞，旋即發生爆炸;2013年3月，俄羅斯衛星與一小塊中國衛星被擊毀后產生的碎片相撞，再次在太空中發生爆炸……

太空垃圾處理辦法

如今，各國科學家只能借由操縱航天器改變軌道，采取躲的方式來避免與碎片相撞。但隨著太空垃圾的問題愈發嚴峻，再不及時清理，必將后患無窮。因此，全世界的航天界人士都在研制各種方法來清除回收太空垃圾，比如用高強度纖維編織的空垃圾網攔截碎片，或是將太空垃圾送到更高的空間軌道等。其中比較有意思的，是那些從動物身上獲得的點子。

2017年8月，美國斯坦福大學的科學家就受壁虎啟發，研制出一種能抓住太空漂浮物體的機械抓手。這項成果發表在美國《科學·機器人學》雜志上，并受到了廣泛的關注。

現實中，我們經常看到壁虎能在墻壁、天花板等光滑的平面上迅速爬行，這一技能得益于它腳上布滿了細微的皮瓣和毛發等。這些構造使壁虎在跟任何表面完全接觸時，都能產生非常大的吸附力，使自身黏附其上。利用類似的原理，研究者研發出一種仿壁虎材料，并將兩塊材料組合成一個抓手。

在實驗室、零重力環境下的測試顯示，這種“壁虎抓手”不僅能抓取并操作重達370千克的大物體，也能抓取并操作不到300克的小物件。這意味著，它能抓取不同形狀、大小以及材料的太空垃圾。但為了保險起見，它仍在進行改進，并將運往國際空間站做進一步測試。

除了壁虎，科學家也參考了鳥類的飛翔特性：他們想到給太空垃圾插上“翅膀”，讓它們自己飛回地球。2010年3月，英國科學家就設計了一種“立方帆”，來對付體積較大的太空垃圾。

在立方帆的內部，安裝有一張折疊起來的聚合膜。當它被發射到太空中后，這張膜就會張開，面積可達25平方米。當立方帆附近出現太空垃圾時，地面人員就會發出指令，小型動力裝置就會開啟，靠近垃圾碎片進行“對接”工作，使立方帆自身與碎片結合為一體。之后，立方帆會利用地球高空的稀薄空氣，帶著報廢的衛星等垃圾“飛”離原軌道。

雖說地球高空軌道上的空氣分子密度極低，但卻足以讓立方帆緩緩減速，降低軌道，這樣就能使太空垃圾在較短時間內墜入大氣層，自動燒毀。

值得一提的是，一張立方帆的投資大約100萬歐元左右。一旦研發成功，它可以說是處理太空垃圾的方法中性價比最高的，能較大幅度降低太空垃圾處理的成本。

此外，還有科學家提出向太空中發射3000米寬的“漁網”，企圖將太空垃圾撞離軌道。甚至有人提出這樣有趣的想法：將氣球送上太空，制造出一陣狂風將碎片猛吹向大氣層。

除了清理垃圾碎片，航天界還應從源頭上控制垃圾。隨著太空飛行器的增多，地球同步衛星軌道位置的分配問題也越發受到關注。因此，協同各國對軌道位置進行合理、有效地分配就顯得格外重要。它需要各國協同合作，按需求和可能優化空間軌道的安排。

在對待太空垃圾的問題上，我國承擔起了一個大國的責任。2000年，我國就啟動了“空間碎片行動計劃”，對太空垃圾進行監控和主動處理。值得一提的是，我國在清理太空垃圾領域算是獨領風騷：2016年，我國發射的“遨龍一號”裝載了一臺機械臂，它能準確地抓住速度超快的垃圾碎片。這是世界上第一個主動的軌道碎片離軌清除試驗項目。

太空垃圾涉及的問題很復雜，絲毫不亞于地球上大氣與水體污染問題。光是不斷完善環境法以及道德約束還不夠，人類得將環境保護意識拓寬到全宇宙，世界才能重新變得安全且潔凈。