衛(wèi)星排隊(duì)上天 太空垃圾成災(zāi)

計(jì)算機(jī)模擬的近地軌道空間碎片圖。　　圖源：NASA官網(wǎng)

 

今日視點(diǎn)

美國(guó)《連線》雜志在線版日前刊登文章稱，隨著私人太空企業(yè)開始向地球軌道進(jìn)軍，以及低成本的立方體衛(wèi)星和納米衛(wèi)星讓平常人也能支付得起，太空中的一個(gè)問(wèn)題—-太空垃圾將會(huì)變得日趨嚴(yán)重。

太空垃圾是一些零零碎碎的、圍繞地球軌道的無(wú)用人造物體，也稱空間碎片或軌道碎片。它們小到由人造衛(wèi)星碎片、漆片、粉塵構(gòu)成，大到是一整片飛船的殘骸。

問(wèn)題多嚴(yán)重？

我們的近地軌道目前是擁擠的交通要塞，而且還沒(méi)有“警察”來(lái)疏導(dǎo)。

自上世紀(jì)60年代初以來(lái)，太空垃圾的數(shù)量已開始呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。據(jù)美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）2016年估計(jì)，目前地球軌道上有1億個(gè)一粒鹽大小的人造物體、50萬(wàn)個(gè)彈珠大小的物體、2.3萬(wàn)個(gè)接近或超過(guò)壘球大小的物體。2009年，一顆廢棄的俄羅斯衛(wèi)星與美國(guó)商業(yè)衛(wèi)星相撞就制造出了2000多個(gè)碎片。

除了衛(wèi)星，還有火箭。達(dá)倫·麥克奈特是美國(guó)弗吉尼亞一間為政府間諜衛(wèi)星服務(wù)公司的技術(shù)總監(jiān)，據(jù)他估計(jì)，每年兩顆蘇聯(lián)廢棄火箭相撞的概率為1/4000，產(chǎn)生的碎片數(shù)量可想而知。

2016年5月，歐洲空間局（ESA）在其官方網(wǎng)站公布了宇航員蒂姆·佩克從觀察艙內(nèi)部拍攝到的照片，其展示了艙體被極微小的太空垃圾撞擊留下的槽。撞擊的太空垃圾直徑可能不到千分之一毫米。國(guó)際空間站對(duì)此使用了大量屏障來(lái)保護(hù)宇航員，因而，此類級(jí)別的撞擊并沒(méi)有危險(xiǎn)性。

但大碎片就完全不同。只要與一塊大于10厘米的太空垃圾碰撞，航天器就會(huì)遭遇毀滅性打擊。而在1億塊環(huán)繞地球運(yùn)行的太空垃圾中，直徑超過(guò)10厘米的至少有2.7萬(wàn)塊。

未來(lái)會(huì)怎樣？

蘇聯(lián)發(fā)射人類第一顆人造衛(wèi)星“斯普特尼克1號(hào)”，開啟了太空探索的新篇章，但也意味著我們開始有意無(wú)意地在宇宙空間遺棄各種殘骸和廢物。這些碎片不僅給航天事業(yè)帶來(lái)巨大隱患，還污染了宇宙空間；同時(shí)也給人類帶來(lái)災(zāi)難，尤其是核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)脫落，會(huì)造成放射性污染。

而在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，這種情況還會(huì)更加嚴(yán)重。

一方面是微電子、微機(jī)械、納米等技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)小衛(wèi)星設(shè)備—立方體衛(wèi)星和納米衛(wèi)星的普及。立方體衛(wèi)星最顯著的特點(diǎn)就是部署廉價(jià)：它可以被捆綁在一枚大的火箭平臺(tái)上。盡管發(fā)射一枚火箭需要花費(fèi)5千萬(wàn)美元到3億美元，但在一個(gè)大的火箭平臺(tái)上搭載一個(gè)立方體衛(wèi)星，只需額外花費(fèi)5萬(wàn)至10萬(wàn)美元，這使其應(yīng)用層面更廣。而納米衛(wèi)星更是需要由相當(dāng)數(shù)量的衛(wèi)星形成分布式的星座系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)其功能。

另一方面，據(jù)《連線》雜志的文章稱，現(xiàn)在私人太空公司已預(yù)備在2025年前發(fā)射數(shù)以萬(wàn)計(jì)的衛(wèi)星——其中美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX）計(jì)劃發(fā)射1.2萬(wàn)顆小型互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星；OneWeb公司—一家成立于英國(guó)、主要利用微型衛(wèi)星構(gòu)建長(zhǎng)距和低延遲性無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的公司，則計(jì)劃發(fā)射約700顆衛(wèi)星；衛(wèi)星公司Planet目前計(jì)劃發(fā)射100顆衛(wèi)星。

我們?cè)趺崔k？

鑒于越來(lái)越多衛(wèi)星正排隊(duì)上天，人們開始構(gòu)思一個(gè)未來(lái)能有效減少無(wú)用碎片的方法，那就是延長(zhǎng)衛(wèi)星的使用壽命。

通常來(lái)講，一顆衛(wèi)星從被發(fā)射出去起，就開始了它走向報(bào)廢的過(guò)程，而地球上的我們對(duì)此無(wú)計(jì)可施。目前，工程師們可以利用各種衛(wèi)星傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行推算，對(duì)地球軌道中的衛(wèi)星進(jìn)行遠(yuǎn)程故障檢測(cè)，這使得衛(wèi)星的軟件系統(tǒng)能得到修復(fù)升級(jí)，但硬件一旦損毀是不可逆轉(zhuǎn)的。衛(wèi)星公司只能眼睜睜看著自己的寶貝成為太空垃圾。

但就在上個(gè)月，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）發(fā)起了一項(xiàng)名為“同步衛(wèi)星維修機(jī)器人”（RSGS）的研究項(xiàng)目，決定開發(fā)出一款衛(wèi)星維修航天器，其可以改變同步衛(wèi)星的軌道；幫助展開被卡住的太陽(yáng)能板等等，從而有望讓原本只能“一次性”使用的衛(wèi)星通過(guò)修復(fù)煥發(fā)活力。按計(jì)劃，這架航天器將于本世紀(jì)20年代初期發(fā)射。

與此同時(shí)，NASA還將展開名為“Restore-L”的機(jī)器人計(jì)劃，為目前處于近地軌道的美國(guó)政府衛(wèi)星補(bǔ)充燃料，再次將其推入新的軌道。

不過(guò)，即使這兩個(gè)項(xiàng)目都獲得成功，它們只能暫緩更多碎片加入太空垃圾大軍，對(duì)于目前已經(jīng)漂浮在空中的那些碎片，最傳統(tǒng)的做法仍是用激光把它們射下來(lái)，讓其在地球大氣層中燃燒掉。部分研究者相信，這種操作性更強(qiáng)的辦法可以更精確、更快、更經(jīng)濟(jì)地清理太空垃圾。但有分析認(rèn)為，該方法可能不利于處理長(zhǎng)度小于10厘米的太空垃圾。