太空“流浪者”

路遙

如果你看過電影《地心引力》，一定對空間站被高速掠過的太空垃圾摧毀的鏡頭印象深刻。那么，太空垃圾是怎樣產(chǎn)生的呢，它們真的有這么大的威力嗎？這一期，就讓我們來了解一下讓宇航員們“聞之色變”的太空垃圾吧。

太空并不像我們所以為的那樣空無一物。在廣袤（mao）的近地空間中，潛伏著很多大小不一的太空“流浪者”——太空垃圾，它們就像一顆顆流動的炸彈，對人造衛(wèi)星、空間站等航天器構(gòu)成威脅。

客從何處來

太空垃圾也被稱為軌道碎片，是指圍繞地球軌道運行的無用人造物體。絕大多數(shù)太空垃圾分布在地球周圍2 000千米的范圍內(nèi)，其中距地面750千米-800千米的高度上最為集中。它們有的是“退休”的人造衛(wèi)星或報廢的火箭殘骸，在失去效用以后，仍在太空中飛行，例如目前地球軌道上最大的太空垃圾——歐洲航天局2002年發(fā)射的地球觀測衛(wèi)星Envisat，它有一輛雙層巴士車那么大，重達8噸，在201 2年失效成為太空垃圾。有的是宇航員在太空作業(yè)時制造的垃圾：1965年，一只手套被美國宇航員愛德華丟棄在太空，這只手套以每小時約2.8萬千米的速度在太空飛行了20多年，最終墜入大氣層燒毀；1982年，蘇聯(lián)宇航員瓦倫丁·列勃捷夫在進行例行的太空行走時，減壓艙內(nèi)的一些螺栓、墊圈和一支鉛筆被吸入太空，成為太空垃圾：2007年，國際空間站宇航員安德森在太空行走期間，將一個635千克重的有毒氨水罐拋入太空，16個月后，

這個電冰箱大小的太空垃圾墜入澳大利亞和新西蘭之間的茫茫大海，幸運的是沒有造成事故。還有一類太空垃圾是航天器碰撞或者爆炸后產(chǎn)生的碎片。例如蘇聯(lián)就曾進行過多次衛(wèi)星攔截、爆炸試驗，制造了大量大小不等的碎塊垃圾。這類太空垃圾數(shù)量眾多且體積小不易觀察，給人們的航天活動造成許多危害。

野蠻生長的流浪漢

2015年，來自英國倫敦大學學院的天文學家制作的一個視頻，展示了從1957年到2015年太空垃圾的數(shù)量變化。1957年，太空中只有1個太空垃圾——第一顆人造地球衛(wèi)星“斯普特尼克1號”；到1980年，近地軌道上的太空垃圾已經(jīng)達到近5000個；2007年，太空垃圾數(shù)量迎來一次大爆發(fā)；到了2015年，太空垃圾的數(shù)量已經(jīng)達到了令人憂慮的程度。據(jù)專家估算：

大小在1厘米以下的太空垃圾超過1.7億塊；

大小在1-10厘米的太空垃圾超過67萬塊；

大小在10厘米以上的太空垃圾超過2.9萬塊。

竟然有這么多太空垃圾環(huán)繞著地球，是不是很可怕？更可怕的是，這些太空垃圾還在以每年2%～5%的速度遞增。按照這個速度計算，如果不采取措施，那么近地軌道在300年后就可能被垃圾填滿。

別人要錢，這位流浪漢要命

在地面上亂扔垃圾，最大的危害也許是破壞了環(huán)境衛(wèi)生。而在太空中“亂扔垃圾”，可是會要命的！

2016年，英國宇航員蒂姆·皮克發(fā)現(xiàn)國際空間站瞭望塔舷窗上出現(xiàn)了一個直徑約7毫米的圓形撞擊坑?！罢兀▃hao）事者”是誰呢？據(jù)推斷，這可能是一小片金屬碎片撞擊造成的，這些小碎片的直徑大約只有千分之幾毫米，小到肉眼都無法看見！

很難想象塵埃大小的碎片竟然有如此大的破壞力，而這正是太空垃圾的可怕之處。太空垃圾的破壞力主要來自極快的飛行速度——每秒鐘約7千米?？茖W家們做過一個實驗，用一個直徑1.2厘米的小球，以每秒6.8千米的速度撞擊一鋁塊，撞出了十幾厘米深的坑，而絕大部分的航天器外殼都沒有這么厚。據(jù)科學家們估算，一塊僅10克重的太空碎片的撞擊能量不亞于一輛高速行駛的小汽車；一顆迎面而來的直徑為0.5毫米的金屬微粒，足以戳穿宇航員的宇航服，使其一命嗚呼：一個棒球大小的太空垃圾則可能直接將航天器撞得粉碎，產(chǎn)生災難性的后果。

1986年，歐洲發(fā)射的“阿麗亞娜”火箭剛進入軌道就發(fā)生爆炸，產(chǎn)生了564塊大于10厘米的碎片、2300多塊小于10厘米的碎片。這些密集的“彈丸”，后來直接造成兩顆日本通信衛(wèi)星和一顆法國衛(wèi)星失靈。

為了避免這些“移動炮彈”的傷害，美國和歐洲將兩萬多個大小在10厘米以上、能夠被觀察到的太空垃圾進行編號，并持續(xù)跟蹤和監(jiān)測，發(fā)出預警。國際空間站也專門加設(shè)防護層以應對小碎片?？墒菍τ?0厘米以上的“大家伙”，就只能“三十六計，走為上計”了——2014年，國際空間站為了避免遭到太空垃圾的撞擊，不得不三次變軌。

消滅太空垃圾，前路漫漫

既然太空垃圾如此可怕，那有沒有辦法消滅它們呢？遺憾的是，按照現(xiàn)有的技術(shù)，要完全清除太空垃圾還是比較困難，且成本昂貴。因此，目前應對太空垃圾還是以“躲”為主，或者等待它們自己進入大氣層燒毀。

科學家們從消滅一些較大的太空垃圾著手，也提出了一些清理辦法：日本科學家們提出，可以在國際空間站上安裝個激光系統(tǒng)，利用激光將太空垃圾推入大氣層中燒毀：瑞士科學家們打算在衛(wèi)星上安裝超快仿生手臂，捕捉并回收太空垃圾；美國科學家們提出了“二維宇宙飛船”的構(gòu)想，使用特殊的二維薄膜材料將太空垃圾“五花大綁”并“捉拿歸案”；中國的科學家們已經(jīng)展開了實踐，于2016年6月發(fā)射了一臺“遨龍一號”飛行器，讓其主動清理軌道上的碎片，并將收集的太空垃圾帶到大氣層燒毀……

記一次可怕的太空交通事故

2009年2月11日，發(fā)生了人類歷史上第一次近地軌道衛(wèi)星相撞事件。兩顆衛(wèi)星在西伯利亞上空788.6千米的高度上狹路相逢，還沒來得及跟對方打個招呼，就一頭撞了上去。

這次太空交通事故的兩位“當事人”，一個是俄羅斯的廢棄軍用通信衛(wèi)星“宇宙2251”號，發(fā)射于1993年，重約900千克；撞擊發(fā)生時，它早已失去效用，在太空飄了十多年。另一個是美國商業(yè)衛(wèi)星“銥星33”號，發(fā)射于1997年，重約560千克，是美國銥星通信公司的66顆通信衛(wèi)星之一，當時仍在使用中。

在這場事故發(fā)生前，美國北美太空安全司令部曾預測到這兩顆衛(wèi)星會在584米的近距離上擦身而過，可沒想到衛(wèi)星與預計的軌道有些許偏離，結(jié)果就撞上了。

撞擊發(fā)生后，科學家們立即對撞擊產(chǎn)生的碎片進行跟蹤。在撞擊發(fā)生3個小時后，兩顆衛(wèi)星的軌道上就出現(xiàn)了大量的碎片。而在隨后的四個月里，撞擊產(chǎn)生的碎片布滿全球。2012年，科學家們的統(tǒng)計結(jié)果顯示：“宇宙2251”號被撞后共產(chǎn)生了1603塊可觀察到的碎片，其中222塊已自然隕毀：“銥星33”號則有598塊碎片，其中93塊已自然隕毀。一次撞擊事件就產(chǎn)生了2200多塊可以觀察到的太空垃圾，這數(shù)字真是令人觸目心驚！