太空本是廣袤無垠的空間，卻由于人類活動頻繁而日益擁擠?？茖W(xué)家們擔(dān)心，越來越多的太空垃圾威脅各種宇宙探索活動，若不盡早解決可能令人類徹底失去地球同步衛(wèi)星軌道。

　　航天器的“天敵”

　　太空垃圾是人類空間活動產(chǎn)生的空間碎片，包括完成任務(wù)的火箭箭體、衛(wèi)星本體、火箭的噴射物、在執(zhí)行航天任務(wù)過程中的拋棄物、空間物體碰撞產(chǎn)生的碎塊等等，是空間環(huán)境的主要污染源。

　　自1957年第一顆人造衛(wèi)星升空以來，人類已向太空發(fā)射了5000多顆各類航天器，其中很大一部分已成為太空垃圾在近地軌道上飄蕩。

　　目前，地面上能觀測到并記錄在案的空間碎片約有4000多萬個，形成約3000噸太空垃圾。其中，地面可觀測到的最大碎片與一輛公共汽車相當(dāng)，最小的與一個壘球相當(dāng)，這些數(shù)字每年都在增加。

　　空間碎片相對于航天器和衛(wèi)星的相對速度很大，一般為每秒幾千米至幾萬米。太空垃圾因此成為航天器和衛(wèi)星的“天敵”，即使輕微碰撞，也會造成重大損壞。一塊僅有阿司匹林藥片大的空間碎片也能將人造衛(wèi)星撞成“殘廢”。航天器的體積越大、飛行時間越長，其遭遇太空垃圾襲擊的風(fēng)險也越大。

　　隨著太空垃圾增多，其對航天器和航天任務(wù)的影響也越來越嚴(yán)重。由于數(shù)量眾多，哪怕極小的空間碎片也能嚴(yán)重改變航天器的表面性能。稍大的碎片會損壞航天器表面材料，損傷表面器件，甚至改變航天器的飛行姿態(tài)，從而改變其運行軌道。

　　空間碎片的能量足夠大時，能穿透航天器表面，打壞內(nèi)部系統(tǒng)。大的空間碎片撞擊航天器桁架結(jié)構(gòu)時，可能將整個結(jié)構(gòu)打散。另外，大型空間碎片進(jìn)入大氣層時，會對地面的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。

　　由于太空垃圾數(shù)量龐大，規(guī)避空間碎片幾乎成為各種航天器、衛(wèi)星和國際空間站的“規(guī)定動作”。

　　為躲避空間碎片，國際空間站去年多次調(diào)整飛行軌道和高度。去年3月，國際空間站在短短3周內(nèi)兩次調(diào)整軌道，躲避空間碎片。

　　為避免遭到空間碎片的“襲擊”，美國現(xiàn)有的航天飛機(jī)體積都較小，執(zhí)行任務(wù)時飛行時間也大大減少，只有幾天至十幾天。即使這樣，它們也曾多次因為躲避太空垃圾殘片而改變了飛行姿態(tài)。

　　“自我繁殖”的垃圾

　　太空垃圾問題嚴(yán)重，其“自我繁殖”的特點更是雪上加霜，嚴(yán)重污染地球同步衛(wèi)星軌道。

　　盡管屢屢遭遇空間碎片，國際空間站所處高度的太空垃圾污染相對較輕。在位置更高的地球同步軌道，太空垃圾的數(shù)量更大，令眾多對人類頗有價值的衛(wèi)星暴露于風(fēng)險之中。

　　俄羅斯聯(lián)邦航天署署長弗拉基米爾-波波夫金介紹，目前地球同步軌道的太空垃圾污染非常嚴(yán)重。即使不再發(fā)射任何航天器，現(xiàn)有航天器老化、報廢和毀壞也會導(dǎo)致太空垃圾“自我繁殖”。同時，距地球2000公里的近地軌道情況也不容樂觀。

　　他說，此前航天器與1厘米見方的太空垃圾相撞的頻率約為5年1次，現(xiàn)已提高到每1年半至2年1次，在軌航天器與太空垃圾相撞的可能性正在增加。航天器一旦被太空垃圾撞擊報廢，自己又變成新的太空垃圾。

　　地球同步衛(wèi)星軌道距地面約3．6萬公里，在軌衛(wèi)星相對于地面是靜止的，通常屬于通信衛(wèi)星。鑒于現(xiàn)代衛(wèi)星的功能復(fù)雜而高度集成，損失任何一顆衛(wèi)星都會帶來巨大問題。

　　波波金夫警告，如果不解決太空垃圾問題，人類可能在未來20年內(nèi)失去地球同步衛(wèi)星軌道。據(jù)俄羅斯媒體報道，目前近地軌道上有近60萬顆1厘米見方的太空垃圾，它們足以導(dǎo)致衛(wèi)星嚴(yán)重?fù)p壞。為避免與太空垃圾相撞，在軌衛(wèi)星必須定期進(jìn)行規(guī)避操作，既消耗衛(wèi)星自身能源，又縮短其使用壽命。

　　美國國家航空航天局顧問唐納德-凱斯勒早就提出著名的“凱斯勒癥候群”概念，設(shè)想有一天低地球軌道上的垃圾實在太多了，以至于人造衛(wèi)星和航天器經(jīng)常被撞擊，由此產(chǎn)生更多的太空垃圾，惡性循環(huán)，最后使得發(fā)射新的太空器都幾近不可能，因為一發(fā)射上去就會被撞壞。

　　太空“交規(guī)”有必要

　　太空垃圾隱患巨大，各國都嘗試解決，卻沒有立時可行的方案。

　　瑞士航天中心開展的清除太空垃圾計劃希望通過技術(shù)手段“回收”太空垃圾，正在研發(fā)一種超快仿生手臂。按照該計劃，把這種特制的機(jī)械手臂安裝在衛(wèi)星上，捕捉并回收航天器碎片，最后帶著它們一起沖入大氣層焚燒殆盡。這種機(jī)械手臂的特點是“超快”：能在0.05秒內(nèi)抓住各種不規(guī)則形狀的拋擲物。

　　這種太空垃圾清掃衛(wèi)星預(yù)計需要3至5年時間達(dá)到實用水平，首顆衛(wèi)星的研發(fā)及發(fā)射費用共計約1000萬瑞士法郎（約合1092萬美元）。

　　近年來發(fā)射升空的微型衛(wèi)星也為治理太空垃圾提供了新思路。這類微型衛(wèi)星是“立方體衛(wèi)星”家族成員，單元尺寸為長、寬、高各10厘米，每個單元質(zhì)量不超過1．33千克，能夠有效緩解太空的擁堵情況。

　　要真正解決太空垃圾難題，不僅要求助于技術(shù)手段，還需要國際社會協(xié)同合作，制定統(tǒng)一太空“交規(guī)”。中國政協(xié)委員、航天專家葉培建院士認(rèn)為，除了進(jìn)行碎片防護(hù)、防止太空垃圾導(dǎo)致的碰撞，還應(yīng)協(xié)同各國進(jìn)行軌道位置的合理有效分配。

　　他說，隨著空間飛行器的增多，軌道位置的分配問題日漸受人關(guān)注。一個空間的軌道位置，尤其是赤道上空三萬六千公里的地球同步靜止軌道，其實是非常有限的，如何更好地對其利用，而不是像現(xiàn)在這樣有的位置非常擁擠，有的位置比較松散，需要“國際上進(jìn)行合作”，按需求和可能優(yōu)化，也有必要考慮如何用好當(dāng)前看來“不太好的軌道位置”，開源節(jié)流。

　　為解決太空垃圾難題，目前國際組織訂立了幾項原則。具體包括：飛行器壽終正寢后，有能力離軌即離開有用軌道，到?jīng)]用的地方去；對已編號的全部碎片，要進(jìn)行全程跟蹤，目的是讓航天飛機(jī)、空間站、衛(wèi)星對較大碎片進(jìn)行避讓；在飛行器設(shè)計的時候，應(yīng)考慮如何針對小碎片碰撞進(jìn)行有效防護(hù)等問題。

　　與太空碎片發(fā)生碰撞，是常見的太空“交通事故”。2013年5月，厄瓜多爾唯一一枚衛(wèi)星“飛馬座”就猝不及防撞上蘇聯(lián)火箭殘骸，運轉(zhuǎn)失靈。

　　事發(fā)時，“飛馬座”在印度洋上空與一枚由蘇聯(lián)1985年發(fā)射升空的火箭燃料箱殘骸發(fā)生“側(cè)面撞擊”。厄瓜多爾航天局宣布，與太空垃圾擦身后，“飛馬座”沒有脫離原先軌道，但太陽能電池板受損，天線“無法定向”，衛(wèi)星“圍繞兩根軸狂轉(zhuǎn)”。

　　厄瓜多爾航天局一個以“飛馬座”命名的微博客網(wǎng)站賬號發(fā)布消息說，衛(wèi)星在撞擊后“轉(zhuǎn)暈了，但還在那兒”。 （袁原）（新華社特稿）