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第142期  总第5398期  2017年04月04日  星期二
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一颗棒球就能把卫星撞毁?1亿块太空垃圾正包围地球
来源:本站原创 作者:admin 发布日期:2017-04-14 08:56:04

   电影《地心引力》尾声,在进入国际空间站前,主人公意外遭受卫星碎片袭击。为让女主角活下去,男主角松开绳索缓缓飘向远方。在这一结局赚取观众一大把眼泪和惋惜的同时,我们也不禁产生疑惑:这太空垃圾——影片中的“大反派”,威力当真如此厉害吗?

太空垃圾增长史

    从1到1亿,触目惊心太空垃圾又称空间碎片或轨道碎片,是宇宙空间中除正在工作的航天器以外的人造物体。实际上,人类每一次太空发射任务都会制造太空垃圾。
    1957年10月4日,苏联成功发射了世界上首颗人造地球卫星“斯普特尼克1号”,开启了人类探索宇宙的新纪元,同时也产生了第一块太空垃圾——从发射火箭上脱落而来。1961年,人类首次进入太空时,已有约200块太空垃圾。到1980年,这个数字增长到了5000。2000年,在不同轨道高度上的人类太空探测项目数以百计,此时可追踪到的太空垃圾数约9000块。2009年,美俄两国卫星在太空“亲密接触”,就制造了约2000块太空垃圾。
    英国著名科学家休·刘易斯表示,目前大约有1亿块太空垃圾围绕地球运转。美国航空航天局和美国国防部的监测数据显示,在这些太空垃圾中,有2.7万块直径超过10厘米,时速最高达2.8万公里(相当于客机速度的70~80倍)。
    中国国家航天局秘书长田玉龙介绍,太空中的空间碎片总数量达几千吨。同时,世界各国发射了6500多艘航天器,废弃卫星有5000多颗,它们随时有可能坠入地球。更严重的是,环绕地球轨道的碎片数量以每年2%~5%的速度递增。按照这个速度计算,如果不加清理,那么近地轨道在300年后就可能被垃圾填满。

太空垃圾从何而来

    小到生活垃圾,大到废弃火箭太空垃圾从何而来?它的产生方式主要有以下三种:
    有意或无意爆炸产生的航天器残骸。有意的爆炸极大多数来自于苏联和美国太空战的“预习”。无意的爆炸如1973年间,美国有7枚火箭在轨道上爆炸。1986年,欧洲发射的“阿丽亚娜”火箭刚进入轨道就发生爆炸,其碎块中直径大于10厘米的就有564块,还有2300多块直径小于10厘米。
宇航员漫不经心的过失。如,1965年美国宇航员爱德华遗失的手套,竟在太空中游荡了20多年。更令人遗憾的是,苏联的一些宇航员还把在太空生活中产生的生活垃圾丢入太空。
    失去效用的卫星和火箭。一些失去效用的卫星仍在轨道上飞行。虽然它们最终会因飞行速度减小,重返大气层而与大气层摩擦烧毁,但恐怕要在几十年到几百年以后。在近地空间里,还飘浮着许多火箭的残余部分。其中,美国于1958年发射的“尖兵1号”人造卫星报废后至今仍在其轨道上运行,是现存历史最长的太空垃圾。

太空垃圾有多厉害

    可轻松击穿航天器2016年4月,英国宇航员从国际空间站瞭望塔舷窗内,拍摄到一张以漆黑的太空为背景的照片——太空垃圾撞击舷窗后留下直径7毫米的圆形撞击坑。这个舷窗经常会受到太空中许多微小人造物体的撞击,欧洲航天局认为,这些小物体有可能是一小片金属碎片,直径一般不会超过千分之几毫米。这并不是太空垃圾撞上空间站的首例。1983年,“挑战者”号航天飞机在轨道上运行时,一块碎片在飞机的窗户上留下了一个坑。2013年,加拿大宇航员发现太阳能电池板上出现一个小洞,而这很可能是由太空垃圾造成的。
    在太空中,直径为1厘米以下的物体可能会导致某设备失灵,甚至会破坏卫星上的关键飞行系统;任何直径大于1厘米的物体可能会贯穿空间站的防护设施;任何直径大于10厘米的物体,都有可能将卫星或太空飞船撞成碎片。
    每一块太空垃圾都有可能对地球造成威胁。“在地球轨道上存在大量金属和塑料垃圾,它们以超过20倍音速的速度围绕地球运转,这是人类面临的最大环境挑战之一。”英国一位专家表示。

太空垃圾如何清理

    目前技术还不成熟太空垃圾隐患巨大,各国、各地区的科研机构都在积极尝试破解。目前,应对这些“太空杀手”的主要方法就是规避碎片。各国通过建立预警机制,在确认航天器可能与较大的太空碎片发生碰撞时,利用航天器自身的动力进行机动变轨。另外,在太空垃圾清除方面,各国提出了各自的解决方案。
    中国“遨龙一号”是验证太空碎片清除关键技术的飞行器,上面装载了一台机械臂,模拟抓取废弃卫星和太空大碎片,并带到大气层进行烧毁。它是世界上第一个主动的轨道碎片离轨清除实验项目。
    日本宇宙航空研究开发机构相关清除实验的核心方案是,利用磁场中有电流经过会使物体产生运动的原理,通过一条700米长的电线,给高速飞行的太空垃圾通电,使其减速后坠落于大气层燃烧殆尽。但进行实验的“鹳”6号机在向太空抛出缆绳的环节中失败,实验被迫中断。“鹳”6号机在结束所有预定动作后,进入大气层焚毁。
    英国的科学家们提出“太空清道夫:立方帆”方案,用于将太空中遗弃的卫星或者失灵的火箭带回地球。从现有技术来看,各国的一些设想都面临着技术挑战。而要真正解决太空垃圾难题,还需要国际社会制定统一的、更规范的太空“交规”。航天专家叶培建认为:“一个空间的轨道位置,尤其是地球同步卫星轨道,其实非常有限,需要国际上进行合作,按需求和可能予以优化。”此外,将来有能力清除空间碎片的国家,同时有摘除别国航天器的风险,这在一定程度上制约着太空垃圾清理进程的发展。浩瀚的太空,显得人类如此渺小与孤独。60年来,我们从未停止过对太空的开发和研究。我们已经在这条路上走了很久,也许是时候放缓脚步,追求未来更长远的发展。

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