衛星排隊上天 如何有效減少太空垃圾

　　計算機模擬的近地軌道空間碎片圖。（圖片來源：NASA官網）　　

　　美國《連線》雜志在線版日前刊登文章稱，隨著私人太空企業開始向地球軌道進軍，以及低成本的立方體衛星和納米衛星讓平常人也能支付得起，太空中的一個問題—太空垃圾將會變得日趨嚴重。

　　太空垃圾是一些零零碎碎的、圍繞地球軌道的無用人造物體，也稱空間碎片或軌道碎片。它們小到由人造衛星碎片、漆片、粉塵構成，大到是一整片飛船的殘骸。

　　問題多嚴重？

　　我們的近地軌道目前是擁擠的交通要塞，而且還沒有“警察”來疏導。

　　自上世紀60年代初以來，太空垃圾的數量已開始呈指數級增長。據美國國家航空航天局（NASA）2016年估計，目前地球軌道上有1億個一粒鹽大小的人造物體、50萬個彈珠大小的物體、2.3萬個接近或超過壘球大小的物體。2009年，一顆廢棄的俄羅斯衛星與美國商業衛星相撞就制造出了2000多個碎片。

　　除了衛星，還有火箭。達倫·麥克奈特是美國弗吉尼亞一間為政府間諜衛星服務公司的技術總監，據他估計，每年兩顆蘇聯廢棄火箭相撞的概率為1/4000，產生的碎片數量可想而知。

　　2016年5月，歐洲空間局（ESA）在其官方網站公布了宇航員蒂姆·佩克從觀察艙內部拍攝到的照片，其展示了艙體被極微小的太空垃圾撞擊留下的槽。撞擊的太空垃圾直徑可能不到千分之一毫米。國際空間站對此使用了大量屏障來保護宇航員，因而，此類級別的撞擊並沒有危險性。

　　但大碎片就完全不同。隻要與一塊大於10厘米的太空垃圾碰撞，航天器就會遭遇毀滅性打擊。而在1億塊環繞地球運行的太空垃圾中，直徑超過10厘米的至少有2.7萬塊。

　　未來會怎樣？

　　蘇聯發射人類第一顆人造衛星“斯普特尼克1號”，開啟了太空探索的新篇章，但也意味著我們開始有意無意地在宇宙空間遺棄各種殘骸和廢物。這些碎片不僅給航天事業帶來巨大隱患，還污染了宇宙空間﹔同時也給人類帶來災難，尤其是核動力發動機脫落，會造成放射性污染。

　　而在可預見的未來，這種情況還會更加嚴重。

　　一方面是微電子、微機械、納米等技術的進步促進小衛星設備—立方體衛星和納米衛星的普及。立方體衛星最顯著的特點就是部署廉價：它可以被捆綁在一枚大的火箭平台上。盡管發射一枚火箭需要花費5千萬美元到3億美元，但在一個大的火箭平台上搭載一個立方體衛星，隻需額外花費5萬至10萬美元，這使其應用層面更廣。而納米衛星更是需要由相當數量的衛星形成分布式的星座系統，才能實現其功能。

　　另一方面，據《連線》雜志的文章稱，現在私人太空公司已預備在2025年前發射數以萬計的衛星——其中美國太空探索技術公司（SpaceX）計劃發射1.2萬顆小型互聯網衛星﹔OneWeb公司—一家成立於英國、主要利用微型衛星構建長距和低延遲性無線網絡的公司，則計劃發射約700顆衛星﹔衛星公司Planet目前計劃發射100顆衛星。

　　我們怎麼辦？

　　鑒於越來越多衛星正排隊上天，人們開始構思一個未來能有效減少無用碎片的方法，那就是延長衛星的使用壽命。

　　通常來講，一顆衛星從被發射出去起，就開始了它走向報廢的過程，而地球上的我們對此無計可施。目前，工程師們可以利用各種衛星傳感器的數據進行推算，對地球軌道中的衛星進行遠程故障檢測，這使得衛星的軟件系統能得到修復升級，但硬件一旦損毀是不可逆轉的。衛星公司隻能眼睜睜看著自己的寶貝成為太空垃圾。

　　但就在上個月，美國國防高級研究計劃局（DARPA）發起了一項名為“同步衛星維修機器人”（RSGS）的研究項目，決定開發出一款衛星維修航天器，其可以改變同步衛星的軌道﹔幫助展開被卡住的太陽能板等等，從而有望讓原本隻能“一次性”使用的衛星通過修復煥發活力。按計劃，這架航天器將於本世紀20年代初期發射。

　　與此同時，NASA還將展開名為“Restore-L”的機器人計劃，為目前處於近地軌道的美國政府衛星補充燃料，再次將其推入新的軌道。

　　不過，即使這兩個項目都獲得成功，它們隻能暫緩更多碎片加入太空垃圾大軍，對於目前已經漂浮在空中的那些碎片，最傳統的做法仍是用激光把它們射下來，讓其在地球大氣層中燃燒掉。部分研究者相信，這種操作性更強的辦法可以更精確、更快、更經濟地清理太空垃圾。但有分析認為，該方法可能不利於處理長度小於10厘米的太空垃圾。（記者 張夢然）