太空垃圾：小东西，大威胁

吕　哲

20世纪50年代，当人类开始向太空发射各种航天器的时候，几乎所有人都为征服自然而欢呼雀跃，根本就没有人会想到，总有一天，那些完成了历史使命而因为无法回收被废弃在太空中的航天器，会变成致命的太空垃圾，从而给人类自己带来难以想像的麻烦。现在，各种太空垃圾不仅威胁到了在太空飞行的卫星，而且已危及地球上的居民，人类再也不能对这类垃圾熟视无睹了。

事实上，在地球的近地轨道上，也分布着一些自然生成的“宇宙碎屑”。它们大多是彗星和流星的残骸或者是宇宙尘埃的聚合物，它们是自然界生成的太空垃圾。而我们所谓的太空垃圾，是指那些废弃或者失控的人造航天器、火箭的末级、整流罩的零件、螺栓、垫圈儿、各种各样的金属块儿和脱落的涂料等。这些垃圾，无一例外都是人类太空活动的副产品，而由此造成的太空环境污染，已经开始直接威胁到人类的太空活动。

就目前的实际情况来看，太空垃圾因其成因和存在方式的复杂性而难以确切统计其数量。据英国研究太空垃圾的权威《宇宙半途》一书的作者罗维尔估计，自从1957年10月4日前苏联发射人类第一颗人造卫星，从而开辟太空时代以来，人类在距地面800千米～1500千米的宇宙空间里，制造了超过2000吨的垃圾。而一些美国的科学家则认为，目前“游弋”在近地轨道上的太空垃圾，大约已有25万块。虽然，其中有许多物体在飘荡一定时期以后，将会在进入大气层时烧掉，但是依然有大约9000件左右的太空垃圾将在短时期内，对正常工作的航天器构成威胁。而因为体积较大而具有潜在威胁的太空垃圾，超过10万件，这其中包括有2500颗失效废弃的卫星。而另外的一些太空科学家认为，以上的这些都只是保守估计，实际的垃圾总量可能会更多。

太空垃圾对于人类太空活动的主要威胁，不仅仅在于它的数量，更在于它致命的速度。只要学过高中物理的人都知道，物体的速度越快，相应地冲击力也就越大。而对于飞行在宇宙空间中的太空垃圾而言，它所拥有的不可控制的高速度，对于正常工作的航天器而言，是一种不折不扣的“恐怖”。根据专家的计算，一个13毫米的铅球，当它成为太空垃圾并且以每秒10千米的速度在太空中飞行时，其撞击的威力，相当于一门22毫米口径机关炮所射出炮弹的破坏力。而这也就是美国“奋进”号航天飞机在飞行的时候，会被直径小于02毫米小小的白色漆点，在座舱玻璃上撞击出凹痕的主要原因。据说，现在“奋进”号航天飞机在飞行时，为避免“不愉快”事情的发生，每昼夜要有一次稍微偏离航线的飞行。

正因为太空垃圾给人类带来了众多的麻烦，所以人类始终都在致力于减少太空垃圾对于人类太空活动的影响，并且设法逐步清除近地轨道上的太空垃圾。

为了尽量减少因为新的太空活动而产生更多的太空垃圾，近年来航天器在设计和使用的过程中，越来越多地注重环保技术的应用。目前，世界上许多国家的科学家和航天工程师，都正在积极从事这方面技术的研究与开发工作，而其中的一些已经投入到实际的应用之中。例如，在发射过程末期，将运载火箭中多余的燃料焚毁或排放掉，以降低火箭爆炸成无数碎片的危险。另外，航天器的设计者们也在考虑和研究使用无缝接合技术制造航天器，以便不再使用以前那种会使螺栓和其他零件脱落进入轨道的设计。

至于现在依然运行在轨道上的那些太空垃圾，目前人们所做的主要是加强监控，尽可能地减少它们对正常运行的航天器的威胁。现在，约有9500个绕地球运转的物体(每个至少和棒球一样大小)，正处于美国空军设在科罗拉多州的一个名为“航天监视网”系统的监视之下。一旦发现那些有可能威胁到航天器安全的“物体”出现，这个系统就会自动发出警告，以便使得航天器的控制者有时间调整其运行状态，进行避让。而随着商业卫星体系变得更庞大复杂，工程师们正在设法将卫星定位在略有差别的轨道上，这样失事卫星的残骸就不会干扰在这个网络上运转的其他卫星。而管理航天飞机机群的机构，也必须维持一个安全距离，以避免同任何大型物体过于接近。

与此同时，清理太空垃圾的方案也在酝酿之中。英国萨里大学的科学家们，最近就发明了“太空清道夫”卫星。它的体积只有足球那么小，重量仅为59千克，配备四个小型摄影机。一旦侦察到太空垃圾，它便依附在垃圾上，然后将其推到大气层。这时卫星与垃圾都会被烧毁，同归于尽。这类自杀式卫星每个造价10万英镑。一旦这项技术发展成熟，萨里大学可能会与俄罗斯方面合作，利用俄境内的宇航设施发射首批试验性“太空清道夫”卫星。之后，他们将展开首次清理太空垃圾的任务。

而美国航空航天局(NASA)的太空垃圾清理计划已经在付诸实施了。据英国《新科学家》杂志报道，美国航空航天局正在试验一种激光“扫帚”。NASA将准备用它来为2003年进行的一项航天活动扫清前往国际空间站的道路，这项计划已经被正式命名为“猎户座计划”。这一装置将能阻挡直径在1厘米～10厘米的物体，从而减轻它们可能对国际空间站构成的威胁。据NASA的科学家说，如果不尽快实施这项计划，那么在未来的10年中，新建立的国际空间站被小垃圾摧毁的可能性将超过10％。而这项计划的耗资将超过两亿美元。

事实上，太空站的外壳在设计阶段就被规划为可以抵抗直径小于1厘米的物体撞击。而在国际空间站的运行过程中，地面管制人员一旦侦测到直径超过10厘米的物体，也能预先警告太空站上的宇航员进行清除或者避让行动。然而，直径在1厘米～10厘米之间的太空垃圾却可能造成相当大的伤害。

负责该项计划的坎贝尔介绍说，由特制的激光器所发出的激光束，能锁定某个太空垃圾目标，并可降低其速度，然后逐步地将它清除出国际空间站经过的路径。科学家们现在正在地面上进行跟踪试验。预计2002年底以前，全部试验将如期完成，并转入实施阶段。

然而，这项计划却很可能会遇到一个来自地球上的障碍，因为根据“禁止在太空部署激光武器的国际协议”，这个行动很可能被视为违反国际法的举动。就此事，美国科学家协会的约翰·皮克最近对媒体宣称，尽管NASA的这一计划不应受到什么非难，但是其他国家的确有充足的理由对它提出质疑。