◤会员文:国际视野◢ 人类宇宙争霸 太空沦垃圾场 成不定时炸弹 | 中國報 China Press
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  • ◤会员文:国际视野◢ 人类宇宙争霸 太空沦垃圾场 成不定时炸弹



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    整理:黎晶莹

    随着太空探索科技和项目的发展,从1957年第一颗人造卫星升空至今60的多年来,在地球上空至少纍计有1.7亿件体积大小不一、总重量超过7600吨的太空垃圾。

    这些太空垃圾的质量从几克至几吨不等,尺寸在从1毫米至数十公尺之间,包括卫星在内体型巨大的太空垃圾约有1.9万件;体积大于10公分的数量已超3.4万件;大于1毫米的碎片估计有1.28亿件。

    目前,地球轨道上的太空垃圾,已多到形成拥堵状况,如乌云般团团包裹着地球,成了无数的不定时炸弹,对人造卫星、太空飞行器、国际太空站、在舱外活动的太空人都构成巨大风险,不仅严重阻碍到人类未来航空航天事业的发展,也在返回地球大气层时威胁地面安全。

    逐年递增的太空垃圾已把地球重重包围着。
    逐年递增的太空垃圾已把地球重重包围着。

    随着各科技强国纷纷已或计划开展的太空项目,包括登陆火星、金星、木星等,加上越来越多航太私企推出的太空任务,包括SpaceX的”星链”(Starlink)及OneWeb和空巴(Airbus)合作的”OneWeb” 卫星项目,导致太空碎片急速增多。

    逾4500人造卫卫星

    目前,全部轨道航天器的数量已超过4.7万件,其中在轨逾2.2万件,损坏和破坏的数量2.5万件,占到53%左右;地球周围现也有超过4500个人造卫星,然而这些体积巨大的卫星,正常运作的不到50%,其余都在太空中漫无目地游荡,形成太空垃圾。

    据了解,每当卫星携带的调整卫星位置及姿态的燃料有限,当燃料消耗殆尽时,同步通信卫星的使用,寿命也将结束。

    卫星公司为了保证客户业务不被间断,能连续运行,必须在卫星寿命结束前的一段时间里,发射新的同步通信卫星,去替换寿命末期的同步通信卫星,完成卫星的新老更替。

    按照现行的国际规定,寿命末期的卫星必须被“死亡处理”,即关闭卫星上的电源,把卫星推离开原地球同步轨道位置,使卫星进入‘坟墓’轨道,漂移成为体积庞大、难以处理的太空垃圾。

    在地球上空漂浮漫游的太空垃圾。
    在地球上空漂浮漫游的太空垃圾。
    高速运转的太空垃圾,每年都给人类带来不小的损失。
    高速运转的太空垃圾,每年都给人类带来不小的损失。

    月球惊人垃圾 重达200吨

    除了近地轨道有太空垃圾密布外,没有生命、至今仅12人到访过的月球,也出现数量惊人的垃圾,总重量达200吨!

    1969年第一次登上月球的太空人阿姆斯特朗,在完成登月任务后,为了减轻返回重量,以便减少能量消耗和提高返回成功率,将飞船上面的100多件物品扔到了月球上;此后的多位登月太空人,也“如法炮制”。

    这些因人类直接和间接活动而遗留在月表的垃圾,除了大部分是月球探测器的残骸,也包括太空人新陈代谢的排泄物,比如背包、电池、国旗、尿罐等,还有一些多余的宇航用品和纪念物品等等。

    撞击程度
    如大卡车高速迎面撞来

    太空垃圾是指在绕地球轨道上运行,但不具备任何用途的各种人造物体,包括因寿命已尽而报废、或因事故和故障而失控的人造卫星、发射各类太空飞行器时使用过的火箭本身及其一部分零件、多级火箭分离时产生的碎片,还有大块碎片相互碰撞后产生的小碎片,再诱发更多的碰撞并产生更多的碎片,再有就是太空人遗失的手套和工具等等物件。

    这些太空垃圾以轨道速度高速运行,每秒6公里至8公里以上,动能非常巨大。在如此高速下,无论一件太空碎片体积重量多小多轻,只要与之轻碰瞬间立刻支离破碎。

    打个比方,单单与一件大小约13公分的太空垃圾相撞,受撞击的程度,就等于搬运行李的大卡车,以每小时200公里的时速迎面撞来,其后果可想而知。

    事实上,今年4月23日,马斯克的太空发射公司SpaceX为美国太空总署(NASA)执行”Crew-2″任务,在壮观的发射后,一块太空碎片出乎意料地接近了”龙飞船”。据了解,这块太空垃圾突然冒出来,当时4名太空人正在太空舱内准备睡觉,结束漫长的一天。

    SpaceX公司在太空垃圾撞击飞船前约20分钟,对太空人发出了警告,称发现了一块太空碎片,晚些时候可能会相遇,与龙飞船的距离相当接近,促太空人立即穿好太空服,坐在座位上。太空人收到讯息后即可照办。

    年损3至4人造卫星

    随着太空碎片会合时间的临近,SpaceX再向太空人发送最新信息,称太空碎片经过”龙”飞船的距离,似乎比最初预计的更远,最后通过无线电解除了警报,称碎片已平安经过。”龙飞船”后来于4月25日成功与国际太空站对接。

    多年来,与太空垃圾的这种近距离接触发生过几次,作为安全措施,国际太空站和NASA的一些航天器偶尔会移动以躲避碎片。如去年9月,一个潜在的太空碎片威胁,迫使当时只有3人的国际太空站,迫使他们重新定位一艘停靠的俄罗斯”联盟号飞船”,直到太空残骸通过。

    另外,美国一名研究人员也透露,由于地球上空犹如乌云密布的太空垃圾,美国每年都遭受其害。美国每年约有3到4颗人造卫星,因为太空垃圾的撞击而被毁,而且损失还在一步进的扩大。

    漂浮在外太空,用来清除太空垃圾的卫星。
    漂浮在外太空,用来清除太空垃圾的卫星。

    2.4万件太空垃圾 掉落地球

    至今纍计已有约2.4万件太空垃圾掉落地球。虽然有些太空碎片经过大气层时已被烧毁,但每年仍有约80吨以上的太空垃圾掉到地面,而且数量仍持续增加中。

    在现实生活中,也的确曾发生数起太空垃圾掉落地面致害事件。

    1960年,古巴一个牧场被太空垃圾击中,造成乳牛死亡;日本则有船只被太空垃圾打中,造成船员负伤;1997年,美国俄克拉荷马州塔尔萨 一名女子威廉斯被从美国卫星上掉下来的太空垃圾击中肩膀,幸没有造成太大的伤害;2009年,英国某户人家的屋顶被太空垃圾直接穿破,而这块金属竟是40年前,将阿波罗十二号(Apollo 12)送上太空的火箭燃料桶。

    1997年遭掉落地面的太空碎片(小图)砸伤的女子威廉斯。
    1997年遭掉落地面的太空碎片(小图)砸伤的女子威廉斯。

    此外,泰国曼谷不久前也发生了一起天降火球的神秘现象。当日白天时分,当地人突然看见一个白色的巨型火球划过上空,并且还听到了类似剧烈的爆炸声,在当时,这个巨大火球的降临,还导致了飞机坠毁。

    当地居民都表示或许是有陨石经过;一些人则认为很有可能是经过此地的”幽浮”(UFO)被击落后产生的;泰国科学家则推断是一颗陨石划过地球上空导致的现象,但也有可能是太空垃圾掉落下来,只是调查发现,泰国上空并没有查出究竟是哪国的卫星或者太空设备坠毁。

    曼谷大白天空中冒出一团火球(红圈)。
    曼谷大白天空中冒出一团火球(红圈)。
    曼谷民众对空中的神秘火团众说纷纭,有者认为是掉落的太空垃圾。
    曼谷民众对空中的神秘火团众说纷纭,有者认为是掉落的太空垃圾。

    由于太空垃圾的问题日益严重,所以清理回收刻不容缓。欧洲航天局近期也举行了第八届欧洲空间碎片会议,讨论太空垃圾问题。

    然而,回收太空垃圾涉及重大技术和庞大经费,原因是回收太空垃圾涉及检测追踪太空碎片,这包括设立或运营地面感应器系统和太空望远镜网络,并向卫星运营机构出售相关数据,还有测试多种移除太空垃圾的方法,如发射捕捉太空垃圾的”鱼叉”、磁铁和大网等等。

    多国参与太空大扫除

    日本私人公司Astroscale今年3月利用俄罗斯”联盟号-2.1a”火箭,在哈萨克斯坦拜科努尔发射场,发射世界上第一颗使用磁铁收集太空垃圾的卫星,并希望借此加快世界各地政府,解决太空碎片问题的政策讨论。

    此次发射的这对卫星名为ELSA-d,重达200公斤。Astroscale将利用ELSA-d,展示其端到端测试的第一项关键技术,测试使用磁系统收集,目前漂浮在近地的太空碎片的执行力和可行性。

    一旦测试完成,ELSA-d将把关键数据发送回地球,然后在重返地球大气层时被烧毁。这些关键数据,或将指导未来的任务和政策制定。

    除了日本,英国也于2018年,带领开展名为”清除碎片”(REMOVEdebris)的太空垃圾清运任务,从国际太空站发射的”清除碎片”卫星已经开始测试,试验包括用”太空鱼叉”击碎较大的太空垃圾,至尺寸与钢笔相仿,被击碎的垃圾通过垃圾搜集网和脱轨装置,进入大气层自行焚毁,希望有朝一日可以将轨道上的太空垃圾全部清除。如果”REMOVEdebris”项目成功,欧洲后续将启动更多的任务。

    月表的部分垃圾。
    月表的部分垃圾。
    人类在月球留下足迹的同时,也留下大量生活垃圾。
    人类在月球留下足迹的同时,也留下大量生活垃圾。
    月表的空罐头,是人类曾到访的证明。
    月表的空罐头,是人类曾到访的证明。


    文:综合
    图:互联网
    视频:BBC、Geospatial World、FAIR-SPACE Hub、Half as Interesting、DCODE by Discovery

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