您当前的位置：首页 > 科技网络

日“清扫行动”失败太空垃圾清理有多难

2017-03-07 10:04:38

　　近日，日本1项清算太空及地球轨道垃圾的实验性任务宣布失败。其核心方案是，利用磁场中有电流经过会使物体产生运动的原理，通过1条700米长的电线，给高速飞行的太空垃圾通电，使其减速后坠落于大气层燃烧殆尽。但“鹳”6号机在向太空抛出缆绳的环节中失败，实验被迫中断。“鹳”6号机在结束所有预定动作后，于日本时间6日清晨进入大气层焚毁。

日“清扫行动”失败太空垃圾清理有多难

　　目前在轨的航天器，包括大量“太空垃圾”（资料图片）

　　太空垃圾，“行走的杀手”

　　太空垃圾，又称轨道碎片，主要指宇宙空间中除正在工作着的航天器之外的人造物体。它的来源非常广泛，如“退休”的卫星；报废的火箭助推器；宇航员作业时留下的航天服、工具铲、老虎钳、相机、牙刷；航天器漏出的固体、液体，和航天器碰撞进程中产生的碎片，等等。

　　根据美国航空航天局ODPO统计，截止到2016年10月4日，地球近地轨道范围内共有被监测的人造天体17817个，而最近的3个月就增长了88个，碎片增长的速度也愈来愈快，这致使地球看上去就像被垃圾场包围了1样。

　　“垃圾场”的后果，是1系列太空事故及潜伏要挟。

　　1983年，“挑战者号”航天飞机与1块直径0.2毫米的涂料碎片相撞，致使舷窗被损，只得提早返回地球。

　　1986年，“阿丽亚娜号”火箭进入轨道后不久便产生爆炸，构成了564块10厘米大小的残骸和2300块小碎片。这些密集的“弹丸”，后来直接造成两颗日本卫星失灵。

　　2009年，美国铱星33通讯卫星与俄罗斯废弃多年的宇宙2251号相撞，两颗卫星 “粉身碎骨”。

　　2013年5月，厄瓜多尔唯逐一枚卫星在升空后不足1个月，就与太空中火箭残骸相撞失灵。

　　数据显示，为了规避太空事故，国际空间站平均每一年进行规避飞行14次，每次规避飞行需要付出巨大的代价，需要动员大量的人力、物力加强监测和预警工作，航天员必须暂停工作和实验项目躲进对接的载人飞船内，并且空间站机动需要消耗大量的燃料。

　　除外太空外，人类的生活也遭到了太空垃圾的影响。中国科学院空间中心研究员都亨在此前的采访中表示，“由于地球外层大气的减速作用，每一年都会有1部份太空碎片落入地球大气层。只是大部份都在坠落的进程中烧毁了，所以人们没有发觉。”

　　1965年，美国宇航员爱德华遗失的手套，以时速近2.8万千米的速度在太空飞行。荣幸的是，这只杀伤力大的手套，终究在大气层被烧毁。

　　2007年，国际空间站宇航员安德森在太空行走期间，将1个635公斤重的有毒氨水罐抛入太空。16个月后，这个电冰箱大小的太空垃圾坠入澳大利亚和新西兰之间的茫茫大海，没有击中过往船只。

　　太空垃圾杀伤力有多大？科学家曾举过这样1个例子：直径1cm的铝球以10千米每秒的速度撞击所产生的能量与地面上速度为120千米每秒的小汽车撞击相当。1块微小的油漆斑点，在太空高速环境下撞击卫星，便可能引爆1场航天大国间的外交乃至军事冲突。10厘米的碎片碰撞将完全摧毁1颗航天器。而目前太空中，最大的碎片体积可与1辆公共汽车相当。

　　清算行动，技术刚刚起步

　　太空垃圾隐患巨大已成为共鸣，各国都在展开实验和行动。

　　中科院国家天文台副研究员郑永春告知记者，“目前，在空间碎片处理方面，主要是通过对碎片施加外力，下降轨道，使其进入地球大气层烧毁，但这类处理方式的技术要求高，费用也很高，且效力低。所以目前的策略，1方面是尽量减少空间碎片的产生，比如要求卫星到达寿命后主动下降轨道进入地球大气层烧毁，另外一方面是加强航天器本身对空间碎片的规避和防护。”

　　美国提出了太空碎片清除系统，通过把大气气体脉冲发射到目标碎片必经线路上，增加太空垃圾的磨擦力，令其降落坠落到地球大气层里。

　　澳大利亚尝试用激光处理垃圾。都亨介绍，激光处理主要是利用激光推动空间碎片，使其偏离轨道，或减速，终究跌入大气层。

　　2016年6月，中国在长征7号的首次发射任务中，搭载“遨龙1号”空间碎片主动清算飞行器。“遨龙1号”装载了1台机械臂，摹拟抓取废弃卫星和太空碎片，并具有将它们带到大气层烧毁的能力。

　　瑞士航天中心正在研发1种超快仿生手臂。依照该计划，把这类特制的机械手臂安装在卫星上，捕捉并回收航天器碎片，最后带着它们1起冲入大气层燃烧殆尽。这类机械手臂的特点是“超快”：能在0.05秒内捉住各种不规则形状的抛掷物。这类太空垃圾打扫卫星预计需要3至5年时间到达实用水平，首颗卫星的研发及发射费用总计约1000万瑞士法郎（约合1092万美元）。

　　值得注意的是，包括上面提到的推移离轨、捕获离轨等各项清算技术都仍在起步和实验阶段，到底哪些方法能够见效，还需更多实践和时间。

　　技术以外，还需规则

　　现行的技术手段不能及时、有效地清算垃圾是当前现实。要真正解决太空垃圾困难，技术手段以外，还需规则。

　　太空垃圾剧增的背后是各国对太空空间位置的争取。空间的轨道位置，特别是地球同步静止轨道，实际上是非常有限的。航天专家、中国科学院院士叶培健表示，公道有效分配太空位置需要国际合作，按需求和可能优化，也有必要斟酌如何用好当前看来“不太好的轨道位置”，开源节流。

　　郑永春告知分析认为，“处理太空垃圾主要问题还是监测和回收，现在大型碎片可以监测起来，但数量更多的小型碎片还没有很好地监测，所以还需要全球联手、国际合作，发挥各国优势，建立空间碎片监测和数据同享系统。

　　为解决太空垃圾困难，目前国际组织订立了几项原则。包括：飞行器与世长辞后，有能力离轨即离开有用轨道，到没用的地方去；对已编号的全部碎片，要进行全程跟踪，目的是让航天飞机、空间站、卫星对较大碎片进行躲避；在飞行器设计的时候，应斟酌如何针对小碎片碰撞进行有效防护等问题。

　　不过，值得注意的是，现有的原则仍面临许多问题。有声音认为，有能力移除空间碎片的国家，就有可能摘除别国的航天器，从而要挟太空安全秩序。这在1定程度上也制约着太空垃圾的清算。

　　目前，世界各国对太空垃圾当道的空间现状多有认识，各项清算工作和尝试已展开，但毫无疑问的是，清算探索还只是刚刚开始，人类还有1系列的技术及规则困难需解决。（部份资料引自中国科普博览、新华社）

TAG：