太空裏垃圾成災？因為發射的衞星太多了……_風聞

　　（圖片來源：ESA）

　　撰文 | Greye

　　審校 | 韓晶晶

　　在電影《地心引力》裏，有這樣一個情節：

　　兩名宇航員在太空中執行任務時，突然遭遇一場“碎片雨”。

　　像子彈一樣高速飛過的太空碎片，不僅把飛船撞得七零八落，還差點讓兩名宇航員命喪太空。

　　圖片來源：電影《地心引力》

　　不要以為這只是科幻片虛構的情節。

　　實際上，太空碎片已經逐漸成為航天業的主要威脅。

　　2009年2月，美國一顆私人通信衞星與俄羅斯一顆軍用衞星以11.7公里每秒的速度相撞，兩者都被摧毀。NASA 估計，此次碰撞至少產生了超過1000塊10釐米以上的碎片。

　　2021年3月，中國發射的雲海一號02星被一塊太空碎片碰撞後解體；2021年5月，國際空間站的一個機械臂被太空碎片撞出一個洞……

　　國際空間站被碎片撞出的洞。圖片來源：NASA

　　這些太空碰撞事故，都發生在近地軌道上。

　　近地軌道可以理解成距離地球比較近的一條寬闊車道。

　　人類向太空發射的物體，包括空間站、人造衞星、探測器、飛船等，大多都聚集在近地軌道上。由此產生的垃圾也基本分佈在這條軌道上。

　　可是車道再寬闊，一旦變得擁擠，碰撞事故便在所難免。

　　太空碰撞示意圖。圖片來源：best documentary

　　近年來，由於技術發展與成本下降，進軍太空變得越來越容易。

　　以往傳統的雷達衞星體積龐大，重量可達數噸，發射一次要耗資數億美元，因此只有政府才能負擔得起。

　　如今的衞星發射逐漸商業化，而衞星也越做越小，斯坦福大學聯合研發的立方體衞星只有10釐米見方，美國某企業研發的超級信鴿衞星只有一個鞋盒大小。

　　立方體衞星。圖片來源：Wikipedia

　　同時，火箭可搭載的衞星也越來越多。

　　2021年，馬斯克運營的 SpaceX 單次火箭可以發射143顆衞星，刷新了世界紀錄。目前 SpaceX 發射一個衞星只需100萬美元**，極大地降低了成本。**

　　因此，太空里人造物體的數量也開始井噴。

　　在2012年之前，人類向太空發射的物體每年不超過200個。然而，到了2020年，這個數字暴漲到1200，2021年則是約1800個。

　　目前在近地軌道上，已經有超過一萬個衞星在圍繞着地球旋轉。

　　發射數量2015年後開始井噴。圖片來源：our world in data

　　而未來計劃要發射的衞星不會變少，只會越來越多。

　　SpaceX 公司正在大規模部署衞星版圖，計劃將近地軌道上分散的24個軌道面擴大到72個，未來還要發射1.2萬顆星鏈衞星。

　　**近地軌道越來越擁擠，**由此產生的太空垃圾數量也不容小覷。

　　所謂的太空垃圾，涵蓋了航天飛船廢棄的助推器、退役的人造衞星（超過3000個）、航天器的各種零件（螺絲刀、螺母、螺栓等），還有各類體積較小的垃圾，比如航天器外部因強烈的紫外線照射而脱落的油漆碎片。

　　由於碎片數量龐大，且小到無法追蹤，沒有人能夠準確知道太空裏一共漂浮着多少垃圾。

　　太空垃圾示意圖。圖片來源：MIT News

　　科學家估計，在近地軌道上，大小在1~10釐米之間的碎片約有75萬塊，大小超過10釐米的碎片約有3萬塊，而小於1釐米的碎片數量在一億塊以上。

　　**“我們已經被一個類似垃圾場的東西圍繞。”**密歇根州立大學天體物理學教授 Megan Donahue 説。

　　太空垃圾的增多，首先會增加碰撞幾率。

　　科學家估計，物體的數量增加一倍，碰撞的幾率就會增加四倍。

　　而且碎片飛行的速度非常快，達到28000公里每小時，即便是一塊小小的碎片，也可以摧毀比它大得多的衞星或航天器，造成大規模災難。

　　太空垃圾的主要來源國。圖片來源：BBC

　　更可怕的是，碎片之間相撞會出現級聯反應，這被稱為**“凱斯勒效應”**。

　　這是由美國科學家唐納德·凱斯勒在1978年首先提出的。它指的是在近地軌道上，物體的密度達到一定程度後，碎片之間相撞會形成更多的碎片，從而導致更多的撞擊，最終導致近地軌道完全被太空垃圾覆蓋。

　　除此之外，太空垃圾還有可能穿過大氣層，重新掉落地球。

　　衞星穿過大氣層時，可能會因摩擦燒燬，也有可能燃燒不完全，仍有殘骸掉落地球。圖片來源：space news

　　1970年代，有一塊 NASA 的火箭碎片，掉落在澳大利亞西部，澳洲當局以“亂扔垃圾”向美國罰款400美元，罰款至今未付。

　　近幾年，太空碎片掉落地球的新聞並不鮮見。

　　今年7月，中國長征五乙號運載火箭成功發射，部分殘骸墜落印度洋；今年8月，澳大利亞新南威爾士州的一個農場也發現了好幾塊太空碎片，每塊高約3米，後證實是 SpaceX 火箭掉落的。

　　掉落在澳大利亞農場的碎片。圖片來源：the guardian

　　但歷史上真正被太空碎片擊中的，只有一個人。她就是美國俄克拉荷馬州的居民 Lottie Williams。

　　1997年1月的一個夜晚，她在公園散步時，看到天邊有一顆像流星一樣的東西劃過。然後，她突然感到肩膀被拍了一下，回頭一看，原來是一塊燒焦的網布掉落下來。

　　後來她才知道，這塊垃圾來自當天墜落地球的 Delta II 號火箭。

　　科學雜誌《自然》的一篇文章預測，人類在10年內有10%的幾率被墜落的太空碎片擊中。

　　這位幸運女士與擊中她的碎片。圖片來源：fox news

　　引發碰撞事故、可能墜落地球、阻礙宇宙觀測……太空垃圾的危害正在擴大。

　　如何清理太空垃圾，變得迫在眉睫。

　　多國都已啓動相關項目，來應對太空垃圾問題。由英國薩里大學主導的 RemoveDEBRIS 項目，於2018年分別試驗了使用網和魚叉來清理垃圾。

　　在網的測試中，航天器會發射幾個物體，牽引出網的幾個頂點，將網展開從而將垃圾捕獲；在魚叉的測試中，魚叉則以20米每秒的速度被髮射出去，成功撞擊並穿透目標。

　　通過多次試驗，網和魚叉都被證實是可行的清理手段。

　　用網捕獲太空垃圾的設想圖。圖片來源：ESA

　　日本2016年發射的"鸛"號貨運飛船，則使用一條金屬繩索，將太空垃圾吸附到表面，然後通過繩索向其放電，讓其減速。

　　當太空碎片的速度低於圍繞地球旋轉所需的速度後，它就會墜入大氣層，與大氣摩擦燒燬。

　　ESA（歐洲航天局）也啓動了一個 ClearSpace 項目，目的同樣是清理太空垃圾，預計將於2025~26年發射。

　　清理太空垃圾的設想圖。圖片來源：ESA

　　儘管如此，太空垃圾清理的速度遠遠跟不上生產的速度。

　　有人説，近地軌道就像一條在沒有拖車的情況下，使用了60多年的高速公路。

　　在未來，碰撞將會是主導的太空問題。如果不進行干預的話，近地軌道被垃圾佔領只是時間問題。而這一點仍未得到世界各國足夠的重視。

　　一名航空公司的諮詢顧問表達了他的擔憂：“我討厭這樣説，但只有當災難真正發生在人類身上，我們才會行動。”

　　封面來源：ESA