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太空垃圾触目惊心

自从人类开始进入太空探索以来 ， 一个无法回避的问题日积月累 ， 变得越来越危险 ， 那就是太空垃圾之多触目惊心 ， 构成安全威胁 。距离地球1千多公里开外的高处 ， 两枚在太空自由浮游的太空垃圾向彼此靠拢 ， 距离越来越近 。一枚是久已退役废弃的俄国卫星 ， Kosmos-2004 ， 残破不全 ， 另一枚是完成了使命的中国长征号火箭残骸 ， 它们之间一度只相隔25米 ， 甚至更近 。如果相撞、“熊抱” ， 将产生更多太空金属片块 ， 散落到空中自由飘荡 ， 在这个高度的空间长时间停留 。对这类太空垃圾的追踪研究发现 ， 它们一般重量超过2.5吨， 相对速度接近每小时15公里 ， 相撞的后果被认为是灾难性的 ， 而且会制造出更多太空垃圾 。这个高度的太空碎片对正在运行的卫星和空间站构成了无法忽视的威胁 。从地面追踪太空垃圾的美国硅谷新兴企业LeoLabs见证了俄国废弃卫星和中国火箭残骸10月中旬这次危险的近距离相遇过程 ， 发现两者最后擦肩而过 。那个时段它们下方是南极洲 。 LeoLabs说南极洲没有见到碎片迹象 ， 而且仍可追踪到在空中飘游的这两砣金属 。 LeoLabs用自己开发的雷达网络提供轨道测绘服务 。得克萨斯大学奥斯汀分销的天体动力学家莫利巴·贾（Moriba Jah）博士和在业内享有盛誉的咨询公司航空航天公司（Aerospace Corporation）估算的结果显示 ， Kosmos-2004和长征火箭的残余只是隔着大约70米距离打了个招呼 。触目惊心太空垃圾日积月累 ， 近地轨道上拥堵状况严重 ， 10年前已有科学家疾呼接近极限 ， 安全隐患触目惊心 。太空垃圾主要指废弃的卫星残骸和其他没有彻底焚烧的金属碎片 。 目前估计有大约90万片大小介于指甲盖到保龄球的太空碎片 ， 在近地轨道高速运行 。它们对卫星、火箭、空间站构成极大威胁 ， 平均每年有一颗卫星被太空碎片击毁 。随着越来越多的卫星升空 ， 与太空垃圾相撞的可能性越来越大 。 除了已经在天上的几千颗商用、军用和科研卫星 ， 今后几年还有数千枚将陆续升空 。根据欧洲航天局2020年10月发布的年度太空环境状况报告 ， 过去20年中 ， 平均每年观察到12起太空垃圾事故 ， 包括废弃的航天器和火箭上剩余的燃料及电池引起的轨道爆炸 。 这类事故呈不断增多趋势 。太空碎片相撞并引发连串撞击 ， 导致卫星运行轨道整体污染 ， 即“凯斯勒效应” ， 也是一大威胁 。2007年 ， 太空碎片数量激增 ， 因为中国在一次反卫星装置试验中有意击毁了“风云-1C”气象卫星 。 两年之后 ， 美国“铱33”通信卫星与俄罗斯报废的“宇宙2251”卫星发生碰撞 。 这两次事件都在很长一段时间内产生持续性的后果 。美国国家航空航天局（NASA）数据显示 ， 目前地球轨道上的人造物质总量超过7600吨；美国空间监视网（SSN）正在跟踪2万多件体积较大的残骸碎片 。专家们指出 ， 目前太空垃圾中很大一部分是前苏联时代的泽尼特火箭残片 。追踪监测清理太空垃圾的努力过去几十年来一直没有间断 ， 但普遍认为这方面仍面临重大的技术和经济挑战 。 航空航天大国之间围绕谁制造更多太空垃圾的争执还在继续 ， 而相关的国际共识或法规有待制定 。同时 ， 有分析指出 ， 到2035年太空碎片监控和追踪市场将达到1亿英镑规模 。追踪太空碎片的传统方式包括雷达和光学仪器 。美国空军的“太空篱笆”项目就是使用雷达来跟踪大约20万件太空垃圾 。2014年8月 ， 美国军工巨头洛克希德-马丁公司和澳大利亚光电技术公司EOS签约 ， 合作追踪太空碎片 ， 用关穴和激光技术搜寻、跟踪并识别太空残骸 ， 合作内容包括在澳大利亚新建追踪站 。2017年12月 ， 国际空间站实验舱外连接了一个工具箱大小的碎片感应器 ， 随空间站围地球轨道运行 ， 探测毫米级碎片 ， 以及碎片撞击所有物质的数据 ， 辨别撞击物是太空陨石还是人造垃圾 。另一个太空大国俄罗斯 ， 与巴西签署设置新的太空碎片追踪望远镜协议 。除了政府层面的项目 ， 私营部门也越来越多参与太空垃圾检测追踪 ， 包括设立或运营地面感应器系统和太空望远镜网络 ， 并向卫星运营机构出售相关数据 。清除垃圾掌握碎片行踪后就可以通过改变碎片的运行轨迹来避免撞击 ， 但碎片数量巨大 ， 防范难度较高 ， 且难以对付所有的碎片垃圾 。多个国家和一些私人公司正在测试多种移除太空垃圾的方法 ， 其中包括发射捕捉太空垃圾的“鱼叉”捕捉器、磁铁和大网等 。欧洲2018年6月发射卫星 ， 测试太空垃圾清理回收的可能性 。 测试的关键技术包括：视觉导航系统、捕捉碎片的网和叉、迫使碎片减速后脱离轨道坠入大气层的装置 。这项称为REMOVEdebris任务的协调机构是位于英国南部的萨里太空中心 。“太空鱼叉”可以击碎较大的太空垃圾 ， 尺寸与钢笔相仿 。 击碎的垃圾通过垃圾搜集网和脱轨装置进入大气层自行焚毁 。如果REMOVEdebris装置获得成功 ， 欧洲后续将启动更多的任务 ， 也希望商业机构后续跟进参与 。欧洲航天局选择报废的卫星测试通过e.deorbit航天器将不受地面控制的物体安全地清除出绕地运行轨道 。航天器上安装了感应器 ， 以便安全接近卫星 ， 与国际空间站等受控制的物体对接 。2012年 2月 ， 瑞士科学家启动清理太空垃圾卫星计划 ， “清洁太空一号”(CleanSpace One )卫星的任务是在环绕地球运行的过程中收集轨道上的太空垃圾 ， 然后携带垃圾返回地球 ， 而返程中这些垃圾会在大气层焚毁 。2016年 ， 日本发射“鹳”号货运飞船 ， 为国际空间站运送给养的同时 ， 测试清除太空垃圾技术 。飞船在太空飞行途中释放出一条金属导索 ， 使其吸附到太空垃圾的表面 ， 通过金属导索向其放电 ， 利用物体在磁场中通电后会发生运动的原理 ， 让其减速 。 在低于围绕地球旋转所需的速度后 ， 坠入大气层 ， 与大气层摩擦烧毁 。欧洲航天局计划在2025年发起首次清除地球轨道碎片垃圾的太空任务 。英国太空署希望英国企业积极参与太空垃圾追踪市场 ， 目的是吸引更多卫星运营商到英国落户 。


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