太空垃圾发表评论(0)编辑词条

　　太空垃圾（Space debris 或 space junk）是围绕地球轨道的无用人造物体。太空垃圾小到由人造卫星碎片、漆片、粉尘，大到整个火箭发动机构成。自2009年1月以来已有大量的太空垃圾在太空轨道中。由于高速的轨道碎片可对运转的卫星造成极大损害，太空垃圾成为日益受到关注问题。

　　英文：spacetrash。按照火箭科学家专业的说法叫做“轨道碎片”，不过一般人都将其称为“太空垃圾”。别小看了这些零零碎碎的太空垃圾，据统计，直径大于1厘米的空间碎片数量竟然超过11万

  

太空垃圾电脑模拟图

个，而大于1毫米的空间碎片超过三十万个。惊讶有这么多的垃圾吗？其实，归根结底都是我们人类自己制造的。

  

太空垃圾

　　简单来说，就是在人类探索宇宙的过程中，被有意无意地遗弃在宇宙空间的各种残骸和废物。

　　最近，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。

　　美国宇航局太空垃圾跟踪首席科学家尼古拉斯·约翰逊（Nicholas L. Johnson）说，尽管以前曾经观测到三次很小的碰撞，但是这么大的两颗通讯卫星撞到一起还是第一次。

美国宇航局

　　50年太空开发给我们头顶的天空留下大量垃圾：火箭推进器残骸、人造卫星碎片、脱落的油漆，甚至一只宇航员的手套。近日，美国宇航局（NASA）的科研人员称，太空垃圾的临界引爆点正在来临。即使不再发射太空飞船，到2055年，由碰撞所产生的新碎片数量将超过落回地球和燃烧掉的碎片总数。

　　伯尔尼大学天文学院与欧洲航天局合作追踪太空垃圾已经8年，其间，进行过多次太空碎片的测算。瑞士伯尔尼大学天文学院(Bern University's Astronomical Institute）教授Thomas Schildknecht和他的研究小组参与了对太空的监控。这个科研小组将安置在西班牙岛屿特纳里夫（Tenerife）和伯尔尼附近的光学望远镜对准2万～3.6万公里的高空，对那里的太空垃圾作搜索和监控。

欧洲航天局的模型

　　显示有60多万个直径超过1厘米的太空垃圾以数千公里的时速围绕着我们的星球横冲直撞。美国空间监视网（Space Surveillance Network）对约1.2万个直径超过10厘米的碎片进行监控，但大多数的碎片物质还是没有被观察到。科研人员指出，在低空轨道（2千公里高度以内）上，一个1厘米见方、速度为每秒15公里的微小碎片若撞上运行中的人造卫星，可能造成的破坏等同于一枚手榴弹的威力。

　　“在低空轨道，那里有空间站和载人飞船。以国际空间站为例，人们认为，在今后10年内，它被太空垃圾严重撞击的可能性达到50%。”Schildknecht说。

　　“如今还没有像真空吸尘器之类能够有力地清理太空垃圾的可行办法。”Schildknecht表示，“因而国际上大多数努力将重点放在追踪较大碎片上，以预防碰撞的发生，避免产生更多碎片。”

　　8年来，在伯尔尼和特纳里夫，Schildknecht和他的科研小组与欧洲航天局（European Space Agency）合作，对在高空急速飞行的小碎片建立了清单。他们的调查结果用来帮助指导人造卫星穿过碎片地带。Schildknecht说：“目前，每一两个月，就有一个人造卫星被指引远离飘浮着的太空垃圾的轨道。”

　　科研小组的另一部分工作则是提醒太空组织，更清醒地认识到环境问题到底有多严重。“这就像地球上的垃圾处理。我们碰到的是15年前产生的垃圾，当时人们还根本不晓得这回事。”Schildknecht说，“在某些高度上，如800至1000公里处，问题正变得越来越糟糕。因为那里有许多人造卫星，随着时间推移，它们也可能产生碎片。大多数碎片会逐渐落下，在进入大气层之前，它们会聚集在较低的高度上。最大的问题并非是给地球造成的风险，而是对太空使命的危害。各太空机构对这一问题的认识不断加强，并开始迫使商业组织遵守最低纲领。最终目标将是编制一套行业守则，以限制太空探测产生的碎片数量。”

　　但美国俄克拉荷马州的Lottie Williams并不同意Schildknecht的看法。他是有史以来第一位，也是唯一一位被人造太空碎片击中的人。1997年1月22日，她在塔尔萨的公园里散步时，被一个15厘米的金属块击中肩部，这个金属块后被确认是1996年将一枚美国空军卫星发射升天的Delta II火箭的燃料箱碎片。所幸的是，Williams并没有受伤。

　　根据美国宇航局的统计，目前地球轨道上有大约4000个运行中或报废的人造卫星和火箭残体，此外还有大约6000个可以看到并跟踪的太空垃圾碎片；而直径超过一厘米的太空垃圾，更多达20万个。这些物体大多数的运行速度，都在2万公里/小时以上。

　　运行在地球轨道上的这些物体无时无刻不对卫星本身的安全、航天飞机以及国际空间站的安全构成威胁。

　　根据美国忧思科学联盟（Union of Concerned Scientists）截至2009年1月21日的统计数据，目前运行在地球轨道上的人造卫星为905颗，其中美国443颗、俄罗斯91颗、中国54颗，最为拥挤的地球同步轨道（高度35860公里，赤道上空，倾角为0）上的卫星为366颗。近地轨道（700公里到2000公里）上有442颗。

　　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。

　　那么在近地球轨道究竟有多少太空垃圾呢？有人估算，自开辟太空时代50年来，太空垃圾大约已有2.5万块。由于其中许多物体在进入大气层时烧掉了，现在能够看到的大约有9000件。而且，一个太空飞行器若在600公里的高空飞行，它将围绕地球转25～30年，如果它位于1000公里的高度，则可飞行到4001年，如果再高，它则几乎会成为永恒的物体。如今，太空中这种“长寿”垃圾越来越多，清除将是极其艰难的。

　　在日本本州岛冈山县一台远程控制雷达从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，在其他一些国家都是借助于军用雷达来记录或确定太空垃圾。

　　众所周知，成千上万卫星、火箭碎片以及其他人工物体在近地轨道上飞行，它们的飞行速度可在到7000-8000千米/秒，对现有太空飞行器的飞行安全构成严重威胁。新型雷达能测定直径为1米高度达600千米物体的位置，并能同时跟踪近十个物体。

　　新型雷达由几家私人公司在日本文部科学省资助下耗资20亿日元（约1800万美元）建成，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。

 

探测和控制

保持太空清洁

　　人类开发宇宙向宇宙空间发射的各种航天器，因工作寿命终止、因意外或有意爆炸产生的碎片，以及航天员扔出飞船舱外的垃圾等，从而不可避免在产生了太空垃圾。这些空间垃圾大约以每年10%的速度增加，而且体积越来越大。

　　由于空间垃圾和航天器之间的相对速度很大，一般为几千米每秒至几十千米每秒，因此，即使轻微碰撞，也会造成航天器的重大损坏。

　　现在，航天专家们已经开始研究限制空间垃圾的产生，以及消除空间垃圾的办法。如：将停止工作的卫星推进到其他轨道上去，以免同正常工作的卫星发生碰撞；用航天飞机把损坏的卫星带回到地球，以减少空间的大件垃圾。

探测和控制太空垃圾

　　自从40年前太空时代开始以后，火箭已经将2万吨重的物体送上了太空。现在太空中仍有大约1万件、4500吨物体。其中，只有5%是仍在工作的宇宙飞行器。其实这一数字是非常保守的，因为这只是指军用卫星和望远镜所能观察和跟踪到的物体。现在令太空研究者最担心的是运行在不同高度轨道上的那些不能被跟踪到的物体。在太空中与任何微小物体的碰撞都会给宇宙飞行器造成致命的破坏。

　　太空垃圾的来源很多。其中包括废弃的太空飞行器和火箭发射时的废弃物、破碎的卫星甚至核反应堆中泄漏的燃料等。美国于1958年3月份发射了第二颗卫星先锋2号，这颗卫星仅仅工作了6年的时间，但并未回收，直到现在仍在太空中游荡。太空垃圾的另一个重要来源就是发射卫星时遗留在太空中的空火箭壳。到1998年为止，在太空中已经有1500个无用的火箭盘绕在我们的头顶上。

　　人类在太空中飞行也会丢弃垃圾。1965年，美国人第一次在太空中行走时，飞行员爱德华.怀特就丢失了一只手套。现在这只手套正在离地28000千米的轨道上高速运行，随时都有可能与太空飞行器相撞。所以这只手套成为人类制造的最危险的服饰之一。关于太空垃圾这一问题直到80年代才引起人们的注意。现在大一些的太空碎片可以用监测导弹和间谍卫星的系统来进行监测。美国和前苏联的太空检测网络已经登记了1万个太空物体。每天大约有50个雷达、光学或光电感应器要对天空进行大约15万次观察。

　　但是这一监测系统却不能探测到小于10厘米的物体。直到1984年，科学家才采取取样调查的方法，对这些小物体进行了分析。现在德国和美国的科学雷达可以探测到2毫米大小的物体。

　　尽管现在发射卫星的数量有所减少，监测技术也有所提高，但消除太空垃圾仍然是一个十分困难艰巨的课题。现在美国宇航局、国防部和能源部正在研究一项计划，在地面上用激光来去除太空中的小型垃圾。科学家提出如果人类现在不能积极地控制卫星的数量和消除太空垃圾，那么人类在天空中也会像在地球上一样缺少空间。

　　2008年10月，来自美国、欧盟、俄罗斯和中国的几百名太空安全专家曾经在意大利罗马召开了一次国际太空安全会议，其议题就是“民用太空环境安全预警”。

　　这次会议的发起人之一，世界安全基金会（Secure World Foundation，SWF）的技术顾问布莱恩·维顿（Brian Weeden）就表示，直到目前，太空环境安全的讨论还只限于军事范畴。

　　但他提醒说，太空环境安全预警不仅对于军事行为至关重要，也对于民用航天器生死攸关，因此必须在国际范围内建立一套类似于目前管理民用航空系统的太空交通管制系统，以避免日后出现的混乱。而在目前，少有企业和国家拥有独立完成和运行这样的系统的资源。

　　早在1985年，美国主要政府智囊机构阿斯平战略集团就提出，地球同步轨道上的航天器正在以每十年翻一番的速度增加，将显著增大太空行为的难度和太空事故的可能性，因此必须提高美国的太空监测和跟踪能力。

　　这在很大程度上，促成了美国太空监视网的进一步完善。目前这套网络由分布在全球的25个陆基雷达站点组成，能够发现在3万公里高空飞行的直径只有十厘米的物体，迄今他们已经对超过数万个绕地飞行的太空物体进行过跟踪调查，严密监控中的在轨目标达1.8万个。

　　不过要将全球隶属于各个国家、具备不同用途，甚至包含军事机密的人造卫星纳入到统一的太空交通管制系统，尽管技术上的障碍不难克服，政治上却存在难以逾越的鸿沟。

　　美国华盛顿防务信息中心主任特丽莎·海申斯（Theresa Hitchens）就表示，随着军事上投入的增加，也迫切需要建立一套用于非军事用途的中立的数据分享系统，以确保透明和避免摩擦。

　　目前运行中的在线卫星跟踪系统Celes Trak，可以根据美国北美太空安全司令部（NORAD）的监测数据跟踪太空中卫星的运行情况，并每周提供一份“苏格拉底报告”（SOCRATES：Satellite Orbital Conjunction Reports Assessing Threatening Encountersin Space），预测在下一周可能发生的卫星轨道交错事件。

　　不过这次的卫星相撞事件却并未被预测到，原因是俄罗斯卫星脱离了原有轨道。位于美国休斯顿约翰逊太空中心负责研究轨道残骸的专家马克·马特尼（Mark Matney）就指出，俄罗斯的卫星首先失去了控制，并脱离了原先的轨道，因此造成了此次撞星事故。

　　但他同时也警告说，如果国际社会不能尽快采取措施，“我们知道这种相撞事故迟早会发生的。”

　　从法规上，主要是订立规章，规范航天发射，尽量减少太空垃圾的产生。在技术上，所提出的措施则多种多样。其中，一个要加强观测，通过天文望远镜观察太空垃圾，及时发出警报。但是，天文望远镜只能观察到10厘米以上的垃圾，小的还看不到。为此，有的科学家提出给宇宙飞行器加上有陶瓷材料和高分子材料制成的盾牌，抵挡小垃圾的撞击。另外，还有人提出，使用小卫星和离子火箭，缓慢接近垃圾，然后或是将其轨道改变或是摧毁它，以便减小威胁。

　　减少太空垃圾，归结起来是“避、禁、减、清”

　　避：就是对太空垃圾进行严密监视与跟踪，并采取有效的技术手段，使航天器及时避开太空垃圾。

　　禁：就是国际上制定有关法规，禁止在空间进行实验和部署各种武器，限制发射核动力卫星，使空间成为为人类文明服务的和平空间。

　　减：就是发射航天器的国家应采取措施，尽量减少太空垃圾的增加。

　　清：就是发展太空垃圾清除技术，有些专家提出设想，运用激光的力量，使大块垃圾首先改变运行轨道，然后将其气化。

　　火箭末级，采取转移轨道措施，使其返回大气层烧毁；对已达到预定寿命的卫星，让其获得逃逸速度，远离近地空间或转用清除装置进行清除。有些专家提出设想，运用激光的力量，使大块垃圾首先改变运行轨道，然后将其气化。

　　人类只有一个空间，随着人类对太空环保的重视，太空垃圾必将得到治理，那时人类将重新获得一个美丽而清洁的宇宙太空，宇宙遨游将美丽而浪漫。

 

亟须维护

　　一开始，空间站的人们没有注意垃圾问题，专用的垃圾集装箱装满后就通过舱口丢到太空。随着时间的推移，科学家们开始关注近地球轨道的生态问题，决定不再向太空抛弃垃圾。在“和平”号空间站上，垃圾被装袋保存着，待“进步”号货运飞船到来后，将货卸下来，把垃圾装进去，于是这些垃圾就同货运飞船一起在大气层中烧掉。 据俄报载，美国“奋进”号航天飞机直至现在还将废弃品抛向太空。如此迟早有一天，人类要为自己在太空丢弃的各种垃圾承担后果。

　　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》19日报道，秋林在22日完成太空行走之后，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。