卫星排队上天 太空垃圾成灾

计算机模拟低地球轨道空间碎片图。

来源:美国航天局官方网站

本报记者张

今天的观点

根据最近发表在《连线》杂志网络版上的一篇文章，太空垃圾，一个太空中的问题，将变得越来越严重，因为私人太空公司开始进军地球轨道，低成本的立方体卫星和纳米卫星变得普通人负担得起。

太空垃圾是一种无用的人造物体，散布在地球的轨道上。它也被称为空间碎片或轨道碎片。它们和卫星碎片、颜料片和灰尘一样小，和整个宇宙飞船的残骸一样大。

问题有多严重？

我们的近地轨道目前是一个拥挤的交通要塞，没有“警察”来转移它。

自20世纪60年代初以来，空间碎片的数量开始呈指数级增长。根据美国宇航局2016年的估计，目前地球轨道上有1亿颗盐粒大小的人造物体、50万颗弹珠和23000个接近或超过垒球大小的物体。2009年，一颗废弃的俄罗斯卫星与一颗美国商业卫星相撞，产生了2000多块碎片。

除了卫星，还有火箭。达伦·麦克奈特是美国弗吉尼亚州一家*间谍卫星服务公司的技术总监。根据他的估计，每年两枚被遗弃的苏联火箭相撞的概率是1/4000，产生的碎片数量是可以想象的。

2016年5月，欧洲航天局(欧空局)在其官方网站上发布了一张由宇航员蒂姆·佩克(Tim Peck)从观察舱内部拍摄的照片，显示了微小空间碎片撞击观察舱留下的缝隙。空间碎片的撞击直径可能小于千分之一毫米。国际空间站使用了大量的屏障来保护宇航员，所以这样的撞击水平并不危险。

但是大部分完全不同。只要它与一块大于10厘米的空间碎片碰撞，宇宙飞船就会遭受毁灭性的打击。在环绕地球的1亿块空间碎片中，至少有27000块直径超过10厘米。

未来会发生什么？

苏联发射的第一颗人造卫星“普特尼克1号”揭开了太空探索的新篇章，但这也意味着我们已经开始有意无意地抛弃太空中的各种碎片和废物。这些碎片不仅给航天工业带来巨大的隐患，也污染了空间。同时，它也给人类带来灾难，尤其是核动力发动机的脱落会造成放射性污染。

在可预见的未来，形势将更加严峻。

一方面，微电子、微机械、纳米技术等技术的进步推动了小型卫星设备——立方体卫星和纳米卫星的普及。立方体卫星最显著的特点是部署成本低廉:它可以连接到大型火箭平台上。尽管发射一枚火箭要花费5000万至3亿美元，但在一个大型火箭平台上安装一颗立方体卫星只需额外花费5万至10万美元，这使它得到了更广泛的应用。纳米卫星需要由大量卫星组成分布式星座系统来实现其功能。

另一方面，根据《连线》杂志上的一篇文章，私营航天公司现在正准备在2025年前发射数万颗卫星，其中SpaceX计划发射12，000颗小型互联网卫星。总部位于英国的一家公司OneWeb计划发射大约700颗卫星，该公司主要利用微型卫星来构建长距离、低延迟的无线网络。卫星公司Planet目前计划发射100颗卫星。

我们该怎么办？

随着越来越多的卫星排列在天空，人们开始想办法在未来有效地减少无用的碎片，那就是延长卫星的使用寿命。

一般来说，一颗卫星从发射的那一刻起就开始了报废的过程，而我们在地球上对此毫无关系。目前，工程师可以利用各种卫星传感器的数据计算并对地球轨道上的卫星进行远程故障检测，这使得卫星的软件系统能够得到修复和升级，但一旦硬件遭到破坏，这种情况是不可逆转的。卫星公司只能眼睁睁看着他们的宝贝变成太空垃圾。

但就在上个月，美国国防高级研究计划局(DARPA)启动了一个名为“同步卫星维护机器人”(RSGS)的研究项目，并决定开发一种能够改变同步卫星轨道的卫星维护航天器。帮助部署卡住的太阳能电池板等等，人们希望只能“一次”使用的卫星将通过修复得到振兴。根据计划，宇宙飞船将于20世纪20年代初发射。

与此同时，美国国家航空航天局将启动一个名为“恢复-1”的机器人项目，为目前在低地球轨道上的美国*卫星加油，并将它们再次推入新的轨道。

然而，即使这两个项目成功了，他们也只能推迟向太空垃圾军添加更多的碎片。对于目前漂浮在空中的碎片，最传统的方法是用激光将它们击落，然后让它们在地球大气层中燃烧。一些研究人员认为，这种操作性更强的方法可以更准确、更快速、更经济地清理空间碎片。然而，一些分析家认为，这种方法可能不利于处置长度小于10厘米的空间碎片。

(北京，8月21日，《科技日报》)

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