2003年1月16日“哥倫比亞號(hào)”航天飛機(jī)升空瞬間。半月之后著陸時(shí)發(fā)生意外，航天飛機(jī)解體墜毀。NASA飛行部負(fù)責(zé)人海夫林認(rèn)為，除了泡沫隔熱材料脫落的原因之外，“哥倫比亞”號(hào)可能被一塊微型隕石或太空垃圾擊中。

最近發(fā)布的報(bào)告顯示，目前有5500噸太空垃圾圍困地球。（假想圖）

美國(guó)一航天公司提出的“太空牧羊犬”計(jì)劃。

    廢棄的衛(wèi)星、剝落的隔熱瓦、燃料艙的殘片……多達(dá)9000多塊太空垃圾正飄浮在地球軌道上，它們的數(shù)量還在不斷增加，總重量超過(guò)5500噸。美國(guó)宇航局科學(xué)家在最新的研究中警告說(shuō)，人類未來(lái)的太空旅行和正常工作的衛(wèi)星越來(lái)越受到太空垃圾的威脅，不幸的是，人類目前還沒(méi)有找到清掃這堆太空垃圾的有效途徑。

    撞擊生成更多碎片

    美國(guó)約翰遜航天中心軌道碎片研究項(xiàng)目的首席科學(xué)家尼古拉斯·約翰遜說(shuō)：“太空垃圾正在成為愈發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。”

    該中心的研究人員通過(guò)一個(gè)電腦程序模擬計(jì)算出了未來(lái)太空垃圾的數(shù)量。此前的研究都是預(yù)測(cè)新發(fā)射的衛(wèi)星會(huì)對(duì)太空垃圾的影響，而此次由科學(xué)家劉杰奇（音Jer-ChyiLiou）博士領(lǐng)導(dǎo)的小組則預(yù)測(cè)了現(xiàn)有太空垃圾在未來(lái)兩個(gè)世紀(jì)的變化。這一研究結(jié)果在20日的《科學(xué)》雜志中發(fā)表。

    電腦模擬顯示，即使人類再也不發(fā)射任何火箭，太空垃圾的數(shù)量在2055年之前會(huì)保持穩(wěn)定，但之后則呈上升趨勢(shì)，在未來(lái)兩個(gè)世紀(jì)里，太空垃圾的數(shù)量也將從目前的9000塊增加22％到1.1萬(wàn)塊。因?yàn)樗鼈儾粩嗦淙氲厍虼髿鈱拥耐瑫r(shí)，太空垃圾在互相撞擊時(shí)也會(huì)分裂成更多碎片。

    俄版太空垃圾最多

    目前，美國(guó)太空監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)正在跟蹤約9000塊直徑至少有10厘米的太空垃圾，其中17%是火箭助推器，31%是已經(jīng)廢棄的衛(wèi)星，38%是撞擊留下的碎片，還有13%來(lái)自其他各種太空任務(wù)，它們總重達(dá)5500噸。

    此外，還有成千上萬(wàn)更小的太空碎片。大部分的碎片來(lái)自衛(wèi)星爆炸，留在軌道中的燃料艙常常會(huì)因?yàn)楦邏憾ǔ伤槠?。美?guó)宇航局2004年的一份報(bào)告顯示，俄羅斯是太空垃圾的最大來(lái)源國(guó)，其次是美國(guó)。

    衛(wèi)星發(fā)射遭逢挑戰(zhàn)

    從1991年至今，科學(xué)家記錄到了三起直徑大于10厘米的太空垃圾間的相撞。

    最近的一次是2005年1月，一顆升空31年的廢棄美國(guó)衛(wèi)星和一些航天器殘骸發(fā)生了相撞。不過(guò)這三次撞擊均沒(méi)有造成更多太空碎片。

    研究人員預(yù)測(cè)，在未來(lái)200年中會(huì)發(fā)生18次撞擊，數(shù)量雖然并不多，但是對(duì)于造價(jià)昂貴的衛(wèi)星或者載人飛船來(lái)說(shuō)，撞擊的后果卻可能是毀滅性的。太空碎片的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到每小時(shí)2.2萬(wàn)英里，這樣的高速能使小塊碎片在飛船或衛(wèi)星上撞出一個(gè)洞，并導(dǎo)致電力短路等故障。

    太空垃圾最密集的空間位于距地球550至635英里之間。由于載人航天并不在這個(gè)高度，如國(guó)際空間站位于250英里的軌道上，因此對(duì)載人航天受到的威脅相對(duì)較小，但用于商業(yè)和科研目的的衛(wèi)星仍然面臨撞擊威脅。

    人類尚無(wú)清理碎片良策

    研究人員在報(bào)告中稱，只有清除軌道上的大型物體才能避免未來(lái)航天的潛在威脅。但無(wú)論是技術(shù)上或經(jīng)濟(jì)上，目前并沒(méi)有可行的方式來(lái)清除這些太空垃圾，因此希望鼓勵(lì)研究人員想出更好的辦法。

    約翰遜說(shuō)，目前大部分努力都集中在避免產(chǎn)生新的太空垃圾，但同時(shí)也應(yīng)該開(kāi)始考慮如何清除現(xiàn)有垃圾。

    但是找到可行的方法卻是各國(guó)科學(xué)家面臨的難題。

    為預(yù)防太空垃圾的產(chǎn)生，科學(xué)家提出給衛(wèi)星或推進(jìn)器添加引擎，幫助它們返回地球，但是這也會(huì)增加開(kāi)銷，讓動(dòng)力和控制系統(tǒng)變得更加復(fù)雜。此外，還有人提出在地面用激光改變太空垃圾的軌道，但由于太空垃圾的數(shù)量太多，動(dòng)用激光還需要消耗大量能源，這樣的方法也不現(xiàn)實(shí)。（謝來(lái)）

    ■殺手小傳

    致命太空垃圾

    太空垃圾是人類在進(jìn)行航天活動(dòng)時(shí)遺棄在太空的各種物體和碎片，包括完成任務(wù)的火箭箭體和衛(wèi)星本體、火箭的噴射物、在執(zhí)行航天任務(wù)過(guò)程中的拋棄物、空間物體之間的碰撞產(chǎn)生的碎塊等，是空間環(huán)境的主要污染源。

    太空垃圾同人造衛(wèi)星一樣，按一定的軌道環(huán)繞地球飛行，形成一條危險(xiǎn)的垃圾帶。太空垃圾中最大的危險(xiǎn)來(lái)自具有很高動(dòng)能的金屬?gòu)U料，它們?cè)谔罩械倪\(yùn)行速度可達(dá)每秒16千米。如果一個(gè)在較低軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星與太空垃圾相遇時(shí)的平均碰撞速度為每秒10千米，在此情況下，一個(gè)直徑只有1厘米大小的顆粒在與衛(wèi)星碰撞時(shí)就能釋放出一顆手榴彈爆炸的能量；一顆迎面而來(lái)的直徑為0.5毫米的金屬微粒，足以戳穿密封的飛行服，人們?nèi)庋蹮o(wú)法辨別的塵埃（如油漆細(xì)屑、涂料粉末）也能使宇航員殞命。

    在人類太空史上，太空垃圾造成的事故和災(zāi)難屢見(jiàn)不鮮。

    1983年，美國(guó)航天飛機(jī)“挑戰(zhàn)者”號(hào)與一塊直徑0.2毫米的涂料剝離物相撞，導(dǎo)致舷窗被損，只好停止飛行。前蘇聯(lián)的“禮炮―7”號(hào)軌道站也多次被此類“塵埃”損壞。

    1986年，“阿麗亞娜”號(hào)火箭進(jìn)入軌道之后不久便爆炸，成為564塊10厘米大小的殘骸和2300塊小碎片，這枚火箭的殘骸使兩顆日本通信衛(wèi)星“命赴黃泉”。

    1991年9月15日，美國(guó)發(fā)射的“發(fā)現(xiàn)者”號(hào)航天飛機(jī)差一點(diǎn)與前蘇聯(lián)的火箭殘骸相撞，當(dāng)時(shí)“發(fā)現(xiàn)者”號(hào)與這個(gè)“不速之客”僅僅相距2.74千米，幸虧地球上的指揮系統(tǒng)及時(shí)發(fā)來(lái)警告信號(hào)，它才免于喪生。

    ■克敵之策

    四劍式：避、禁、減、清

    為了防止宇宙飛船、軌道空間站等航天器免受太空垃圾的碰撞，多年來(lái)，各國(guó)科研人員一直在積極探索解決太空垃圾的問(wèn)題。

    宇航專家們提出了許多對(duì)策，歸結(jié)起來(lái)可用“避、禁、減、清”四個(gè)字來(lái)概括。所謂“避”，就是加速發(fā)展現(xiàn)代太空監(jiān)視系統(tǒng)，對(duì)太空垃圾進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)視與跟蹤，并采取有效的技術(shù)手段，使航天器及時(shí)避開(kāi)太空垃圾。所謂“禁”，就是國(guó)際上制定有關(guān)空間法規(guī)，禁止在空間進(jìn)行試驗(yàn)和部署各種武器，限制發(fā)射核動(dòng)力衛(wèi)星，使空間成為為人類文明服務(wù)的和平空間。所謂“減”，就是發(fā)射航天器的國(guó)家應(yīng)采取措施，盡量減少太空垃圾的增加。對(duì)末級(jí)火箭采取未燃盡推進(jìn)劑和高壓氣體排空，避免末級(jí)火箭爆炸。所謂“清”，就是發(fā)展太空垃圾清除技術(shù)，對(duì)已完成任務(wù)的運(yùn)載火箭末級(jí)，采取轉(zhuǎn)移軌道措施，使其返回大氣層燒毀；對(duì)已達(dá)到預(yù)定壽命的衛(wèi)星，讓其獲得逃逸速度，遠(yuǎn)離近地空間或轉(zhuǎn)用清除裝置進(jìn)行清除。

    “避劍式”之“防護(hù)屏”

    1早在1947年，美國(guó)科學(xué)家惠普耳就提出了保護(hù)航天器免受高速飛行的太空垃圾襲擊的方法。為了代替鑲嵌在航天器表面越來(lái)越厚的保護(hù)層，惠普耳建議在保護(hù)層前安裝一層防護(hù)屏，當(dāng)太空垃圾與防護(hù)屏發(fā)生碰撞時(shí)，防護(hù)屏被擊碎，同時(shí)太空垃圾也被撞碎變成粉末，從而解除了對(duì)航天器的威脅。

    2俄羅斯國(guó)家航空系統(tǒng)科研所和科學(xué)院應(yīng)用力學(xué)研究所的科研人員通過(guò)多年研究與試驗(yàn)，成功地開(kāi)發(fā)出保護(hù)航天器免受與太空垃圾碰撞的新防護(hù)屏。該防護(hù)屏一個(gè)重要特點(diǎn)是在網(wǎng)狀的防護(hù)屏上還涂了一層特殊材料，當(dāng)太空碎片與其發(fā)生碰撞時(shí)，碰撞產(chǎn)生的能量使其與太空垃圾發(fā)生爆炸式的化學(xué)反應(yīng)，大大促進(jìn)了太空碎片變成粉末的過(guò)程。網(wǎng)狀防護(hù)屏還能使與其碰撞的太空碎片橫向面積增大，降低碰撞的強(qiáng)度。

    “清劍式”之“太空牧羊犬”

    美國(guó)一家航空航天公司提出利用所謂的“太空牧羊犬”清除太空垃圾新設(shè)想。

    方案之一：將發(fā)動(dòng)機(jī)緊固在最大的碎片上，使碎片與地球相碰撞，但是要實(shí)現(xiàn)這一計(jì)劃需要數(shù)量非常多的燃料。另一方案：裝備可重復(fù)使用太陽(yáng)能電池的飛船利用電流與地球磁場(chǎng)相互作用時(shí)產(chǎn)生的力作機(jī)動(dòng)飛行。飛船上裝備有游動(dòng)“牧羊犬”（放飛到碎片附近的小型飛船），“牧羊犬”圍繞碎片飛行并尋找合適的對(duì)接點(diǎn)。從太空軌道上清除用上述方法收集的碎片將十分簡(jiǎn)單，只要減慢速度即可，甚至可以使任何一個(gè)飛船開(kāi)足馬力行駛，將自己的部分能量傳遞給被收集的碎片。