太空垃圾漂浮在宇宙中的“定時炸彈”

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黑格爾說：“一個民族要有一些仰望星空的人，才會有希望。”仰望星空，探索宇宙，是人類自誕生以來孜孜不倦的追求。1957年10月4日，人造衛星斯普特尼克1號發射成功開啟了人類的太空時代，從那時起，世界各國都努力發展航空航天事業，試圖啟動太空之旅，各國加起來已執行了大大小小近萬次太空發射任務。

人類進入太空之前，宇宙保持著絕對的“整潔”，正是因為這種特殊的太空整潔，才最大程度上保護了初期脆弱的航天航空事業的發展。然而，有人類活動的地方，就會產生各種各樣的“垃圾”，就連太空也難逃命運。當我們仰望星空，由衷贊嘆人類航空航天事業的先進和偉大時，也請給予一些目光，關注一下這些漂浮在宇宙中的“定時炸彈”吧。

太空垃圾的產生

太空垃圾，又稱空間碎片或軌道碎片，是宇宙空間中的各種人造廢棄物體及其衍生物的總稱。這些物體小到固態火箭的燃燒殘渣，大到有在發射后被遺棄的多節火箭。根據美國國家航空航天局（以下簡稱“NASA”）的統計，地球軌道上有大約4000個運行中或報廢的人造衛星和火箭殘體，此外還有大約6000個可以看到并跟蹤的太空垃圾碎片，而直徑超過1厘米的太空垃圾，則多達20萬個。

太空垃圾的產生方式一般有三種，一是有意或無意爆炸產生的航天器殘骸;二是宇航員漫不經心的“過失”;三是衛星和火箭的殘骸。

有意的爆炸大多數來自蘇聯和美國的“太空戰”演習，其中蘇聯就曾進行了19次衛星攔截、爆炸試驗，給太空帶來了500～1000塊大小不等的碎塊垃圾;無意的爆炸一般產生于火箭的發射失敗，1973年美國就有7枚火箭在軌道上爆炸，1986年歐洲發射的“阿麗亞娜”火箭剛進入軌道就發生爆炸，也產生了近3000塊大小不一的太空碎片。

因宇航員“過失”產生的太空垃圾種類五花八門，過程也具有一定的偶然性和戲劇性。1982年，蘇聯宇航員瓦倫丁·列勃捷夫在進行例行的太空行走時，剛剛打開“禮炮7號”空間站的減壓艙門，近乎真空的太空瞬間產生巨大吸力，把宇航員們留在減壓艙內的一些螺栓、墊圈和一支鉛筆吸入了太空，成為太空垃圾。更令人遺憾的是，由于當時還沒有產生保護的觀念，蘇聯和美國的一些宇航員還把太空生活中產生的一些生活垃圾丟入太空，其中最“著名”的是1965年被一名美國宇航員不小心丟棄的一只手套，竟在太空中飄浮游蕩了幾十年。

衛星和火箭的殘骸占了太空垃圾的“半壁江山”。一些失去效用的衛星，至今仍在軌道上飛行，雖然它們最終會因飛行速度減小重返大氣層而與大氣層摩擦燒毀，但徹底消失恐怕要在幾十年甚至幾百年以后。在近地空間里，還飄浮著許多火箭的殘余部分，如火箭被丟棄的金屬外殼、運載火箭的末級殘體、散落下來的發動機和各種銜接部件等。

太空垃圾的危害

人類在探索太空的初期，并沒有認識到太空整潔的重要性。例如美國為了對抗蘇聯，曾在太空執行過瘋狂的“西福特計劃”，目的是在太空中制造一個穩定可控的“人工電離層”，保持戰時通訊永不斷聯。在這項計劃中，美國前前后后向太空發射了數億枚太空針，雖然美國宣稱“太空針”只能存在3年，最終會跌入大氣層被焚燒，但事實上，至今仍有上億枚“太空針”成為太空垃圾漂浮著，嚴重影響著太空安全。

太空垃圾如果與運作中的人造衛星、載人飛船或國際空間站相撞，將會危及到設備甚至宇航員的生命。據計算，一塊直徑為10厘米的太空垃圾就可以將航天器完全摧毀，數毫米大小的太空垃圾就有可能使它們無法繼續工作;一顆迎面而來的直徑為0.5毫米的金屬微粒，就能戳穿密封的飛行服;即便是肉眼無法辨別的塵埃，也能讓宇航員喪命，一塊阿司匹林藥片大小的殘骸也能讓造價上億美元的航天器失去作用，太空垃圾成為日益受到關注的國際問題。

據NASA披露，2005年1月17日，在南極上空885千米的地方，曾發生過美國雷神火箭推進器的遺棄物和中國發射的長征4號火箭碎片相撞的“宇宙交通事故”。其實這不是偶然事件，畢竟在所有太空垃圾中，衛星造成的垃圾至少占據了70%，它們猶如高速公路上隨意亂開的汽車，無法控制何時會剎車、何時會變線，從而成為了宇宙交通事故最大的潛在“肇事者”。

在歷史上的太空相撞事件中，“犯罪記錄”最突出的就是前文中提到的“阿麗亞娜”號火箭的殘骸。1986年，“阿麗亞娜”火箭進入軌道之后不久便爆炸，釋放出564塊10厘米大小的殘骸和2300塊更小的碎片。后來這些殘骸和小碎片在繞地球軌道飛行的過程中，先后導致兩顆日本通信衛星和一顆法國衛星“命赴黃泉”。

另據俄媒報導，1987年，曾發生過因連接器擰不緊，“量子”艙無法同“和平”號空間站對接的情況。當時，經驗豐富的地面控制中心認為，艙外肯定有物質干擾對接，于是派一個考察組上去檢查，結果發現那里有一個金屬殘片。

2020年，美國一家初創公司的雷達探測數據顯示，中國長征4B火箭的殘骸可能與俄羅斯一顆名為帕魯斯的廢棄軍事衛星相撞，一旦發生碰撞事故，將會釋放大量太空碎片，給軌道上的衛星以及探測器等帶來巨大威脅，不過所幸二者僅僅是擦身而過，這讓地面上的人們終于松了一口氣。

據了解，自1973年以來，每年有數百塊太空垃圾墜落地球。萬幸的是，由于經過大氣層時與空氣產生急劇摩擦，這些垃圾大都在未通過大氣層時就自我燃燒殆盡，迄今沒有發生過大型的太空垃圾傷人事件。但太空墜落物對于人類來說，始終是個潛在的安全隱患。

太空垃圾不僅給航天事業帶來巨大隱患，還污染了宇宙空間，給人類帶來災難，尤其是核動力發動機脫落，會造成放射性污染。美國和蘇聯在空間的核反應堆中有1噸的鈾—235及其他核分離物，若泄露，后果將不堪設想。

太空環境受到關注

隨著太空飛行物的增多，越來越多的國家認識到保持太空整潔是人類航空航天事業發展的前提，充滿垃圾的太空只會限制人類的發展。各國政府及航天專家已經開始行動起來，用保持太空清潔、加強探測控制、利用移動雷達等方式，共同維護太空環境，保障人類航空航天事業的安全。

例如將停止工作的衛星推進到其他軌道上，以免同正常工作的衛星發生碰撞;用航天飛機把損壞的衛星帶回到地球，以減少空間的大件垃圾;甚至還有有一些科學家提出使用激光武器將太空垃圾在太空中直接焚燒掉的設想。

大一些的太空碎片可以用監測導彈和間諜衛星的系統來進行監測。在日本本州島岡山縣，有一臺遠程控制雷達專門用來跟蹤太空垃圾的移動。這是世界上第一臺專門用來跟蹤太空垃圾移動的雷達，其他一些國家都是借助于軍用雷達來記錄或確定太空垃圾。

美國密歇根大學的一個科研組研究了一種利用氣體“脈沖”射擊太空碎片的新技術。這種新技術利用“太空碎片清除系統”，將大氣氣體脈沖發射到目標碎片必經路線上，增加太空垃圾的摩擦力，令其下降墜落到地球大氣層里。NASA投資研發二維宇宙飛船，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。

英國薩里衛星技術公司的研究人員設計一種用于小衛星的微型電力推進器，可以將衛星安全帶回地球大氣層，在空中燒盡，從而避免產生太空垃圾。

俄羅斯聯邦航天局計劃投入108億盧布（約合3億美元）開發一種名為“掃除者”的航天器，用來清除在地球同步衛星軌道上的大型太空垃圾——報廢衛星或火箭助推裝置。

我國也十分重視“太空垃圾”問題，從上世紀80年代就開始與有關國家合作開展這方面的研究。1995年6月，中國國家航天局就正式加入了“機構間空間碎片協調委員會”，與各國共同探討減少空間碎片的途徑和辦法。2005年3月初在中科院紫金山天文臺成立了“中國科學院空間目標與碎片觀測研究中心”，將為中國在空間航天領域建起安全預警系統。此外，“遨龍一號”空間碎片主動清理飛行器也于2016年6月25日隨“長征七號”成功發射，“遨龍一號”的潛在功用是反衛星武器，和平時期的作用則是巡航太空，防止失效的衛星或衛星碎片撞擊地球。

對于太空垃圾，也有一些約定俗成的國際規定。例如，飛行器“壽終正寢”后，有能力離軌即離開有用軌道，到沒用的地方去;對已編號的全部碎片，要進行全程跟蹤，目的是讓航天飛機、空間站、衛星對較大碎片進行避讓;在飛行器設計的時候，應考慮如何針對小碎片碰撞進行有效防護等問題。 然而，真正要清理太空垃圾，說起來容易做起來難，除了費用，究竟如何清理的問題至今仍然沒有明確答案。隨著人類探索宇宙的進程加快，太空環境的維護必將成為航空航天事業的重要研究方向之一。