太空垃圾如何扫?

　　如今，对于未来的“星际旅行”来说，也许钱不是问题，而漂浮在近地轨道上的太空垃圾才是最大的威胁。这一点科学家们早有预料，并已经在不遗余力地准备对策。近日，日本宇航探索局（JAXA）正在和一家拥有百年历史的制网企业进行合作，计划两年内织就一张巨大的“太空渔网”，用于“打捞”漂浮在地球轨道中的太空垃圾。
　　地球轨道正变成垃圾场
　　自1957年10月，前苏联宣布将第一颗人造地球卫星成功送入轨道开始，太空迎来了第一批人造垃圾。此后，随着人类进军宇宙的速度加快，伴随着人类太空史上的一次次壮举，越来越多的废弃物被遗留在太空，成为空间环境的主要污染源。
　　美国知名航天专业网站space．com日前报道，在地球周围的茫茫宇宙中，存在着50多万块较大的太空垃圾。五角大楼下属的太空监测网发现，直径超过10厘米的太空垃圾有2.1万多件，直径小于1厘米的垃圾则以数十万计。这些垃圾有些是脱落的火箭推进器，有的是废弃的卫星，也有航天器意外爆炸或者碰撞形成的碎片，还有一些螺丝和垫圈之类的零部件。此外，宇航员在太空作业时也可能不慎丢失物品，比如2008年11月，宇航员海德·斯特凡尼斯海宁·皮珀(Heide Stefanyshyn-Piper)在执行一次太空行走时不慎丢失了一个工具包，当时她试图修复空间站太阳电池板上一个被卡住的齿轮。这个丢失的工具包重30磅，里面装有注油枪、刮铲工具和几袋收集的残骸物质，后来业余天文学家在太空轨道上发现了这个处于漂浮状态的工具包。
　　令人担忧的是，太空垃圾的数量还在与日俱增。2009年2月，美国的“铱星33”通信卫星与俄罗斯的废弃军用卫星“宇宙2251”在西伯利亚上空790公里的高度相撞，超过1600块碎片散布到广阔的太空。另一次重大事件发生在2007年，当时，中国在850公里的高度上摧毁了一颗老旧的气象卫星，据说在轨道上产生了2500多块大小不一的碎片。这两次事件在近地轨道上“制造”了大量的废弃物，可能让更多的航天器被撞毁，反过来又会增加更多的太空垃圾，形成恶性循环。2010年5月初，美国通信卫星“银河15”失控，又成为围绕地球旋转的太空垃圾中的一员。而国际研究团队“太空安全索引”近期发布的《太空安全2010》报告称，可跟踪的太空垃圾正以每年15.6％的速度增长，不可监控的太空垃圾增长更快。
　　太空垃圾威力不可小觑
　　别看有些碎片个头不大，但由于它们的飞行速度极快（约每秒6至7公里），因此蕴藏着巨大的杀伤力，对于轨道中的卫星和载人航天器来说，太空垃圾简直就是天敌。由于空间碎片与航天器之间的相对速度很大，一般为每秒几千米至几万米，因此，两者即使是轻微碰撞，也会造成航天器的重大损坏。形象的说法就是，一块仅有阿司匹林药片大的残骸就能将人造卫星撞成“残废”。而一块10克重的太空垃圾撞上卫星，相当于两辆小汽车以100公里的时速迎面相撞，卫星会在瞬间被打穿或击毁。如果撞上的是载人宇宙飞船，那后果更是不堪设想。即便是个头最小的螺母或螺钉与实施太空行走的宇航员相撞，宇航员也会立时毙命。
　　在人类太空史上，太空垃圾造成的事故和灾难屡见不鲜。1986年，“阿丽亚娜”号火箭进入轨道之后不久便爆炸，化为564块10厘米大小的残骸和2300块小碎片，这枚火箭的残骸使两颗日本通信卫星“命赴黄泉”。最近的一个例子是，2010年12月3日凌晨，波音公司研制的首架“太空战机”X－37B结束了太空之旅，成功返回地球。然而，美国空军随后透露，X－37B受到了未监控到的空间碎片的撞击，在热防护瓦和机体上留下了大约7处凹坑，幸好未造成致命伤。事实上，国际空间站近年来也频遭太空垃圾“偷袭”。2009年3月12日，由于一块直径约12.7厘米的太空垃圾接近国际空间站并可能对其构成威胁，空间站内的3名宇航员曾紧急疏散到与空间站对接的“联盟”载人飞船上避风头。
　　太空垃圾中有许多物体在进入地球大气层时燃烧掉了，少数“大块头”的能够抵达地球表面，通常落入太平洋或人口相对稀疏的地区。当然这种不可控的降落也造成了不可预测的后果。1997年，美国俄克拉何马州的洛蒂·威廉斯被一块5英寸（约12厘米）的金属砸中肩膀，不过幸好没有造成重大伤害。据后来调查，这块金属是来自太空中的一个火箭油料罐。而2009年7月另一块金属块从天而降，落在英国东北部赫尔市一对老年夫妇家中的阁楼上，由于物体发烫，76岁的彼得不得不戴上微波炉手套才将其拿下楼来。据英国皇家空军飞行安全分部调查分析，这块金属很可能已经在空中“游荡”了至少10年。如果它坠落在街道上砸到人，说不定会出人命。这是英国皇家空军开始监测空中降落物体5年来，首次发现太空垃圾残骸坠地。
　　清理太空垃圾
　　如今，太空垃圾已经引起了各国的高度重视。虽然太空垃圾和运行航天器之间的破坏性撞击尚未频发，但专家指出这种惨剧的发生只是时间的问题。可是，清除太空垃圾远比清除地球上的垃圾困难得多。为清理太空垃圾，日本宇航探索局联合日东制网株式会社（Nitto Seimo），正在打造一张幅宽数公里的巨网。这张网由金属线和人造纤维编织而成，网孔直径约1毫米。它由一颗人造卫星携带进入轨道，然后脱离卫星开始“打捞”轨道内的太空垃圾。工作数周后，这张网连同它捞起的垃圾在磁力作用下被吸向地球，它们进入大气层后开始燃烧，在落地前全部烧光。日本宇航探索局和日东制网株式会社已为此项目投入了6年时间，预计再有2年项目就会完成。不过这张网在打捞时能否做到准确无误，不要把正常工作的卫星和其他航天器也当垃圾收走是令各界担心的问题。
　　《太空安全2010》报告也把太空垃圾作为一个首要问题，这与美国政府在2010年6月发布的国家太空政策不谋而合。事实上，在过去几年里，越来越多的科学家和军事指挥官把太空垃圾视为严重威胁。这促使各国着手研究如何清理太空垃圾。曾任空军轨道分析师的韦登认为，太空垃圾让美国更加全面地审视太空威胁；之前，华盛顿关注的重点是敌对国家的太空武器，现在则更加警惕来自环境本身的非敌对事件。美国太空总署及其他太空机构已对大多数碎片逐一分类。目前，美国国家航空航天局正在试验一种用“激光扫帚”清理太空垃圾的办法。这一装置可将运行在国际空间站轨道内的直径1厘米至10厘米的垃圾“扫”出轨道。
　　一旦某个太空垃圾目标被锁定，“激光扫帚”将发出一束激光，照射在太空垃圾背离地球的一端，使该部分气化，然后利用气体的反作用力推动太空垃圾朝地球的方向运动，最终使其进入大气层烧毁。虽然这个试验从2000年就开始，但由于激光发射装置非常昂贵，可以击中的目标有限，而且国际社会希望制定公约禁止在外太空部署激光武器，这成了应用这种设备面临的另一个障碍。
　　我国也十分重视“太空垃圾”问题，从上世纪80年代就开始与有关国家开展这方面的研究工作。不过美国宇航局的尼古拉斯·约翰森表示，目前航天界还未能找到一个在技术和经济上都行之有效的方案，同太空垃圾的斗争还将继续。