據(jù)新華社“新華國際”客戶端報道,太空本是廣袤無垠的空間,卻由于人類活動頻繁而日益擁擠??茖W(xué)家們擔(dān)心,數(shù)目龐大的太空垃圾威脅各種宇宙探索活動,可能令人類徹底失去地球同步衛(wèi)星軌道。
【“撞暈”衛(wèi)星】
太空垃圾是人類空間活動產(chǎn)生的空間碎片,包括完成任務(wù)的火箭箭體、衛(wèi)星本體、火箭的噴射物、在執(zhí)行航天任務(wù)過程中的拋棄物、空間物體碰撞產(chǎn)生的碎塊等等,是空間環(huán)境的主要污染源。空間碎片是航天器和衛(wèi)星的“天敵”,即使輕微碰撞,也會造成重大損壞。一塊僅有阿司匹林藥片大的空間碎片也能將人造衛(wèi)星撞成“殘廢”。
兩年前,厄瓜多爾唯一一枚衛(wèi)星“飛馬座”就猝不及防撞上蘇聯(lián)火箭殘骸,雖然沒有脫離原先軌道,但太陽能電池板受損。厄瓜多爾航天局的官方微博客發(fā)布消息說,衛(wèi)星天線“無法定向”,“圍繞兩根軸狂轉(zhuǎn)””,被“撞暈”了。
自1957年第一顆人造衛(wèi)星升空以來,人類已向太空發(fā)射了5000多顆各類航天器,其中很大一部分已成為太空垃圾在近地軌道上飄蕩。目前,地面上能觀測到并記錄在案的空間碎片約有4000多萬個,形成約3000噸太空垃圾,仍在逐年增加??捎^測到的最大碎片與一輛公共汽車相當(dāng),最小的與一個壘球相當(dāng)。
規(guī)避空間碎片幾乎成為各種航天器、衛(wèi)星和國際空間站的“規(guī)定動作”。國際空間站去年多次調(diào)整飛行軌道和高度,最頻繁時在3周內(nèi)兩次調(diào)整軌道,躲避空間碎片。
為避免遭到空間碎片的“襲擊”,美國現(xiàn)有的航天飛機體積都較小,執(zhí)行任務(wù)時飛行時間也大大減少,只有幾天至十幾天。即使這樣,它們也曾多次因為躲避太空垃圾殘片而改變了飛行姿態(tài)。
【“自我繁殖”的垃圾】
一旦遭太空垃圾撞擊報廢,航天器就變成新的太空垃圾。這種“自我繁殖”的特點嚴(yán)重污染地球同步衛(wèi)星軌道。
俄羅斯聯(lián)邦航天署署長弗拉基米爾·波波夫金介紹,目前地球同步軌道的太空垃圾污染非常嚴(yán)重。地球同步衛(wèi)星軌道距地面約3.6萬公里,在軌衛(wèi)星相對于地面是靜止的,通常屬于通信衛(wèi)星。鑒于現(xiàn)代衛(wèi)星的功能復(fù)雜而高度集成,損失任何一顆衛(wèi)星都會帶來巨大問題。
在軌航天器與太空垃圾相撞的可能性正在增加。此前,航天器與1厘米見方的太空垃圾相撞的頻率約為5年一次,現(xiàn)已提高到每1年半至2年一次。波波金夫警告,如果不解決太空垃圾問題,人類可能在未來20年內(nèi)失去地球同步衛(wèi)星軌道。
距地球2000公里的近地軌道情況也不容樂觀。即使不再發(fā)射任何航天器,現(xiàn)有航天器老化、報廢和毀壞也會導(dǎo)致太空垃圾“自我繁殖”。
美國國家航空航天局顧問唐納德·凱斯勒早就提出著名的“凱斯勒癥候群”概念。設(shè)想有一天近地軌道上的垃圾實在太多了,以至于人造衛(wèi)星和航天器經(jīng)常被撞擊,由此產(chǎn)生更多的太空垃圾。最后,發(fā)射新的太空器都幾近不可能,因為一發(fā)射上去就會被撞壞。
【技術(shù)解決剛起步】
太空垃圾隱患巨大,各國都嘗試解決,卻沒有立時可行的方案。
瑞士航天中心開展的清除太空垃圾計劃希望通過技術(shù)手段“回收”太空垃圾,正在研發(fā)一種超快仿生手臂。按照該計劃,把這種特制的機械手臂安裝在衛(wèi)星上,捕捉并回收航天器碎片,最后帶著它們一起沖入大氣層焚燒殆盡。這種機械手臂的特點是“超快”:能在0.05秒內(nèi)抓住各種不規(guī)則形狀的拋擲物。
這種太空垃圾清掃衛(wèi)星預(yù)計需要3至5年時間達(dá)到實用水平,首顆衛(wèi)星的研發(fā)及發(fā)射費用共計約1000萬瑞士法郎(約合1092萬美元)。
近年來發(fā)射升空的微型衛(wèi)星也為治理太空垃圾提供了新思路。這類微型衛(wèi)星是“立方體衛(wèi)星”家族成員,單元尺寸為長、寬、高各10厘米,每個單元質(zhì)量不超過1.33千克,能夠有效緩解太空的擁堵情況。
【“太空交規(guī)”有必要】
要真正解決太空垃圾難題,不僅要求助于技術(shù)手段,還需要國際社會協(xié)同合作,制定統(tǒng)一太空“交規(guī)”。中國政協(xié)委員、航天專家葉培建院士認(rèn)為,除了進行碎片防護、防止太空垃圾導(dǎo)致的碰撞,還應(yīng)協(xié)同各國進行軌道位置的合理有效分配。
他說,隨著空間飛行器的增多,軌道位置的分配問題日漸受人關(guān)注。一個空間的軌道位置,尤其是地球同步衛(wèi)星軌道,其實非常有限,需要“國際上進行合作”按需求和可能優(yōu)化,有必要考慮如何用好當(dāng)前看來“不太好的軌道位置”,開源節(jié)流。
為解決太空垃圾難題,目前國際組織訂立了幾項原則。具體包括:飛行器壽終正寢后,有能力離軌即離開有用軌道,到?jīng)]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(wèi)星對較大碎片進行避讓;在飛行器設(shè)計的時候,應(yīng)考慮如何針對小碎片碰撞進行有效防護等問題。
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