星際“大掃除”：太空垃圾清理攻略

三年前，國際空間站的航天員丟棄了一塊重達(dá)兩噸、裝載著廢舊電池的托盤，未曾想，這塊托盤中的一部分在太空中漂流了三年后，竟重返地球，砸穿了一棟兩層的樓房。太空垃圾引發(fā)的威脅也并非個(gè)例，國際空間站就曾因?yàn)橐粔K太空垃圾靠近而采取緊急機(jī)動(dòng)規(guī)避措施，這一緊急行動(dòng)直接打斷了航天員原定的太空行走計(jì)劃，影響了空間站的后期部署。這些具有大規(guī)模殺傷力的太空垃圾又是從何而來呢？

星際遺落的寶藏？揭秘太空垃圾的起源

1957年10月4日，蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星——斯普特尼克1號(hào)。在這個(gè)歷史性的時(shí)刻，還誕生了另一項(xiàng)世界紀(jì)錄：在將衛(wèi)星成功送入太空后，其運(yùn)載火箭脫離了軌道，成為了史上第一塊太空垃圾。在之后的幾十年里，隨著科技的不斷進(jìn)步和太空探索的深入，各種衛(wèi)星、載人飛船、無人探測(cè)器等航天器被頻繁送入太空。這些航天器的發(fā)射過程，以及它們?cè)谔罩械倪\(yùn)行、維護(hù)直至最終報(bào)廢，都不可避免地產(chǎn)生了大量的太空碎片。這些碎片包括未能完全燃燒或分離的火箭部件、完成任務(wù)后被遺棄的衛(wèi)星主體、太陽能電池板碎片、甚至是執(zhí)行任務(wù)過程中脫落的螺絲釘?shù)任⑿∥锛?/p>

更為復(fù)雜的是，太空并非一片寂靜的真空。盡管其物質(zhì)密度極低，但仍存在著大量的微小天體，如流星體、小行星碎片等。這些天體在地球軌道附近高速運(yùn)動(dòng)，偶爾會(huì)與在軌的航天器發(fā)生碰撞。一旦碰撞發(fā)生，不僅會(huì)損壞航天器本身，還會(huì)產(chǎn)生更多的碎片，這些新增的碎片又會(huì)成為潛在的危險(xiǎn)源，增加未來碰撞的風(fēng)險(xiǎn)。

太空垃圾

宇宙威脅：太空垃圾的危害

隨著人類航天活動(dòng)的日益頻繁和空間碎片的持續(xù)累積，太空這片曾經(jīng)被視為無限遼闊的領(lǐng)域，正悄然變得日益“擁擠”。航天器穿梭其間，不僅要面對(duì)復(fù)雜的太空環(huán)境，還不得不警惕那些太空垃圾。這些太空垃圾如果與正在正常運(yùn)行的衛(wèi)星或飛船發(fā)生碰撞，很有可能造成它們的損毀，若是遇到載人飛船，還會(huì)威脅到航天員們的生命造成嚴(yán)重后果。當(dāng)前，低地軌道（LEO）區(qū)域充斥著大量的空間碎片，數(shù)量達(dá)到數(shù)百萬個(gè)，這些碎片的運(yùn)動(dòng)速度極快，能達(dá)到每小時(shí)29000公里，大約是子彈速度的七倍，鑒于此，即便是微小的空間碎片也具備足夠的動(dòng)能穿透航天員的太空服，或?qū)πl(wèi)星的太陽能電池板以及電子組件造成破壞。

雖然根據(jù)歐洲航天局（ESA）提供的數(shù)據(jù)，在地球上生活的人類被太空垃圾致傷的風(fēng)險(xiǎn)不到一千億分之一，概率遠(yuǎn)低于贏得大型彩票頭獎(jiǎng)的幾率，但太空垃圾可能產(chǎn)生的危害仍然值得關(guān)注。

太空垃圾與航天器相撞

太空清潔行動(dòng)：如何拯救我們的星際家園

對(duì)于太空垃圾現(xiàn)在一共有四種方法：規(guī)避、預(yù)防、防護(hù)和清理。

規(guī)避是利用高科技的軌道監(jiān)測(cè)技術(shù)，提前知道太空垃圾的位置，讓我們的航天器繞道而行，盡量避免撞上他們。預(yù)防是為衛(wèi)星設(shè)置壽命末期離軌措施，在衛(wèi)星進(jìn)入壽命末期時(shí)，衛(wèi)星的姿態(tài)軌道發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)啟動(dòng)，將衛(wèi)星主動(dòng)降低軌道，使它更快地進(jìn)入大氣層，這樣就可以減少太空垃圾的產(chǎn)生。對(duì)于那些在地球同步軌道上的衛(wèi)星，可以把他們送到“墓地”軌道，同樣也可以起到減少常用軌道上太空垃圾的效果。防護(hù)就是通過給航天器穿上鋁板、高強(qiáng)度復(fù)合材料等“防彈衣”，來抵擋太空垃圾的撞擊。清理就是將垃圾拉到大氣層，讓它們被燒毀，或者將太空垃圾的軌道抬高到不常用的軌道高度上。

將太空垃圾拖到大氣層燒毀或拖到“墓地軌道”

2016年6月25日，中國的“長征七號(hào)”火箭首飛成功，將7個(gè)載荷成功送入太空，其中一個(gè)就是“遨龍一號(hào)”空間碎片主動(dòng)清理飛行器。它就像是一個(gè)太空清潔工，運(yùn)用自己身上的機(jī)械手臂抓取周圍的太空垃圾，來達(dá)到清理的目的。

激光技術(shù)是目前被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)。在清理太空垃圾的時(shí)候，激光可以像魔法棒一樣，輕輕地推一下太空垃圾，改變它們飛行的路線，讓它們不會(huì)撞到重要的太空設(shè)備。也可以用激光對(duì)準(zhǔn)太空垃圾，讓激光的熱量把垃圾燒掉或者熔化。但是，使用激光清理太空垃圾也有一些難題，比如要非常精準(zhǔn)地控制激光的方向和強(qiáng)度，還要小心激光可能被太空垃圾反彈回來。

激光清理太空垃圾

除了激光技術(shù)，還用一種叫做電磁防護(hù)的技術(shù)也可以清理太空垃圾。它可以利用電磁場(chǎng)來改變太空碎片的飛行路線。就像我們?cè)诖盆F旁邊放個(gè)小鐵片，鐵皮會(huì)被吸過去一樣，電磁防護(hù)也是利用類似原理，只不過是在太空里，用電磁場(chǎng)來吸引鐵皮，改變它的方向，甚至還能把它“關(guān)”起來，送到安全的地方去。然而這種技術(shù)由于成本高、復(fù)雜度高，想要全面應(yīng)用還是有很大的困難。

此外，一些科學(xué)家還從我們?nèi)粘Ｉ钪械臐O網(wǎng)捕魚中得到靈感，想出來一個(gè)特別的方法來清理太空中的垃圾——飛網(wǎng)捕獲。這個(gè)飛網(wǎng)的特別之處在于它的結(jié)構(gòu)很稀疏，張開后只需很少的材料就可以覆蓋很大一片空間。一個(gè)只有3千克重的飛網(wǎng)，展開后的面積將近一千平方米，這樣的設(shè)計(jì)讓飛網(wǎng)在太空中捕獲那些衛(wèi)星和大塊的空間碎片時(shí)，不需要很高的精確度。而且在使用飛網(wǎng)的過程中不會(huì)產(chǎn)生更多的碎片，提高了安全性。

太空垃圾可能會(huì)對(duì)在軌運(yùn)行的衛(wèi)星和其他太空資產(chǎn)構(gòu)成威脅，增加太空任務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)，因此更應(yīng)從源頭控制，提升航天技術(shù)可持續(xù)性，使用環(huán)保材料，加強(qiáng)監(jiān)控，及時(shí)清理失效設(shè)備。太空是全人類的共同財(cái)產(chǎn)，保護(hù)太空環(huán)境需要各個(gè)國家之間共同努力與合作。

部分信息來源于人民網(wǎng)、央視網(wǎng)、國際在線等

（科學(xué)性審核：尹銳，中國載人航天工程航天員系統(tǒng)副總指揮）