克莉斯汀

有報道稱，執(zhí)行太空行走任務(wù)的宇航員卡西迪于6月26日走出國際空間站工作時，不小心弄丟了宇航服上的一面小鏡子。各媒體對此紛紛報道稱：“這是人類制造的又一塊新的太空垃圾?！?/p>

美國國家航空航天局（NASA）公布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)也顯示，目前地球軌道上的人造物質(zhì)總量已超過7600噸，人類太空活動帶來的大小介于指甲蓋到保齡球之間的太空碎片，最少有90萬片。一旦它們的繞地飛行速度達到每秒8公里以上，就會產(chǎn)生極大的殺傷力，對衛(wèi)星、火箭、空間站構(gòu)成極大威脅。

清理這些太空垃圾成為當務(wù)之急，未來幾年太空碎片監(jiān)測和清除市場將迅猛發(fā)展。英國宇航署（UK Space Agency）最近就剛剛宣布，將撥款100萬英鎊用于資助太空垃圾追蹤科技創(chuàng)新技術(shù)。應(yīng)該說，這就是所謂的新技術(shù)帶來新問題，新問題又會刺激新領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)。

太空服上裝面鏡子干啥

丟失鏡子的這位宇航員是國際空間站的指揮官克里斯·卡西迪，據(jù)說當時他正和同伴從國際空間站出來進行太空行走，任務(wù)是更換老舊的電池。結(jié)果不知道什么原因，他宇航服袖子上的一面小鏡子脫落了。

報道稱，這面鏡子是以每秒約1英尺（約合0.3米）的速度飄走的。后來接受采訪時，他解釋說，實施太空行走的宇航員兩個衣袖上都會各自佩戴一塊手腕鏡，以便在工作時獲得更好的視野。這種鏡子只有5英寸（約合12.7厘米）長，3英寸（約7.62厘米）寬，加上固定帶后的質(zhì)量不到0.1磅（約合45克）。由于宇航服的設(shè)計限制，宇航員的頭盔并不能隨意轉(zhuǎn)動，在宇航服的前胸部位有一塊顯示屏，宇航員可以通過袖子上裝的鏡子的反射來查看顯示屏。

卡西迪說：“我當時碰巧往下看，就看到有個反射陽光的東西正消失在黑暗中。這是我最后一次看到它。那對我來說真是糟糕透頂?！彪m然NASA事后稱，這面丟掉的鏡子對太空行走和空間站都未構(gòu)成危險，但這塊小鏡子還是被評價為“最匪夷所思的一塊太空垃圾”。

太空垃圾極可能成為“衛(wèi)星殺手”

任何一塊太空垃圾都是有可能自己落回地球的，但這個可能要取決于它的地面高度。NASA提供的專業(yè)數(shù)據(jù)顯示，在離地球表面600公里以下的物體如果讓它“自由飛行”，在重返地球大氣層之前它要繞軌道運行好幾年，而1000公里以上的物體則要在軌道上運行幾個世紀才可能返回地球。而目前大部分太空垃圾都存在于距離地球表面2000公里以內(nèi)的近地軌道上，在赤道上方35786公里的地球靜止軌道上也可以發(fā)現(xiàn)一些碎片。

隨著人類的太空活動頻繁，太空垃圾正逐漸堆積成“海”。它們可能是一塊巨大的火箭殘骸，也可能是一小片油漆碎片，當然也包括宇航員太空行走時遺失的各種私人物品，比如上面那塊小鏡子。美國有研究結(jié)果表明，按照目前的碎片增長速度估算，如果不采取任何措施，約70年后碎片數(shù)量將達到發(fā)生“碎片鏈式撞擊效應(yīng)”的臨界值，之后近地空間將徹底不可用。

而預(yù)計到2029年，地球近地軌道還將部署總計約57000顆低軌衛(wèi)星。單是美國SpaceX公司一家，隨著他們的“星鏈”計劃的推行，未來就將擁有數(shù)萬顆衛(wèi)星。太空中的人造衛(wèi)星越多，就越容易產(chǎn)生新的太空垃圾。過多的垃圾碎片又會嚴重威脅目前在太空活動著的宇航員和航天器的安全。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，平均每年都有一顆衛(wèi)星被太空碎片擊毀。據(jù)統(tǒng)計，航天飛機與太空碎片發(fā)生災(zāi)難性碰撞的風險為1/300。以哈勃太空望遠鏡的任務(wù)為例，其軌道更高、垃圾更多，風險也更高，達到1/185。所以不能坐等它們自己重回地球懷抱，除了嚴密地監(jiān)控它們的行蹤，人們還在想辦法主動回收這些太空垃圾。

回收事業(yè)正蓬勃發(fā)展

近年來，太空垃圾的回收問題逐漸受到各國重視，相應(yīng)技術(shù)也不斷推陳出新。

目前這方面的技術(shù)主要分兩部分：空間態(tài)勢感知技術(shù)和空間碎片清除技術(shù)?？臻g態(tài)勢感知是指通過雷達和光電技術(shù)探測、跟蹤、識別、編目地球軌道上的所有人造目標，除了監(jiān)測有效運行的各種人造太空飛行器，當然也包括監(jiān)測太空垃圾。這是實現(xiàn)躲避碰撞和碎片清除的前提條件。而空間碎片清除技術(shù)，目前主要目的是設(shè)法使太空垃圾降低軌道、進入大氣層，借助與大氣摩擦產(chǎn)生的高溫令其燒毀。

美國空軍有一個“太空籬笆”項目，就是利用雷達來跟蹤大約20萬件太空垃圾。2017年12月，國際空間站實驗艙外還連接了一個工具箱大小的碎片感應(yīng)器，隨空間站圍繞地球軌道運行，探測毫米級碎片，以及碎片撞擊所有物質(zhì)的數(shù)據(jù)，辨別撞擊物是太空隕石還是人造垃圾。

而俄羅斯方面也與巴西簽署了設(shè)置太空碎片追蹤望遠鏡協(xié)議。

2012年2月，瑞士科學家啟動清理太空垃圾衛(wèi)星計劃，發(fā)射的“清潔太空一號”衛(wèi)星的任務(wù)就是在環(huán)繞地球運行的過程中收集軌道上的太空垃圾，然后攜帶垃圾返回地球，返程中這些垃圾會在大氣層焚毀。

2016年，日本發(fā)射“鸛”號貨運飛船，為國際空間站運送給養(yǎng)的同時，也在測試清除太空垃圾技術(shù)。他們的飛船在太空飛行途中釋放出一條金屬導索，使其吸附到太空垃圾的表面，利用物體在磁場中通電后會發(fā)生運動的原理，通過金屬導索的放電，讓太空垃圾減速，最后便可盡早墜入大氣層，與大氣層摩擦并燒毀。

位于英國南部的薩里太空中心也曾于2018年6月專門發(fā)射過測試太空垃圾清理回收可能性的衛(wèi)星，并嘗試過發(fā)射“捕捉”太空垃圾的“魚叉”捕捉器、磁鐵和大網(wǎng)等。

歐洲航天局計劃在2025年發(fā)起首次清除地球軌道碎片垃圾的太空任務(wù)，并表示希望更多商業(yè)機構(gòu)能參與這方面研究的后續(xù)跟進，將各種回收技術(shù)推陳出新，以期取得更大成效。

市場經(jīng)濟有利太空垃圾回收

其實到今天為止，關(guān)于太空垃圾并沒有達成什么國際共識，相關(guān)法規(guī)也仍有待制定。但有一個趨勢倒是有利的：根據(jù)一家前瞻產(chǎn)業(yè)研究院分析，近年來衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值增幅趨穩(wěn)，產(chǎn)值規(guī)模穩(wěn)中有升。《2019年衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)狀況報告》數(shù)據(jù)顯示，2018年全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)總收入為2774億美元；2019年全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)規(guī)模達2860億美元。

這意味著，衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量在增加，地面相應(yīng)設(shè)備建設(shè)也在增加，太空垃圾在增加，于是，太空垃圾清潔市場也有了更多機會。

一家專業(yè)的航空航天與技術(shù)咨詢公司Technavio認為，太空碎片監(jiān)測和清除市場預(yù)計在2020—2024年將增長6.1047億美元。新興的ADR（主動清除殘骸技術(shù)）概念，也是推動未來幾年太空碎片監(jiān)測和清除市場增長的主要原因之一。這將鼓勵更多私營和科技創(chuàng)新企業(yè)參與研發(fā)新技術(shù)。

太空垃圾的回收的確很艱難，但勢在必行。要找回宇航員不小心丟失的小鏡子幾乎已是不可能，但我們還是要想辦法，盡可能地將類似這種太空垃圾所帶來的各種風險降到最低。