世界最大垃圾场就在我们头顶？

江海 王东方

你们知道吗？在我们的头顶，有一个巨大的“垃圾场”，每天绕着地球飞行。不过，这个垃圾场跟我们平时说的非常不同，看看都有哪些垃圾吧：失效航天器、火箭残骸、操作性碎片、解体碎片（指由前三类物体在轨运行过程中爆炸或碰撞产生的碎片）。

这些垃圾学名叫“空间碎片”，是人类航天活动的产物。它是指地球轨道上或再入大气层的一切已失效人造物体，包括其碎块或部件。

这些垃圾都在哪里聚集呢？

越是卫星密集的轨道，空间碎片数量越多。高度2000千米以下的低地球轨道和36000千米附近的地球同步轨道是空间碎片最为密集的区域。而在这些太空垃圾中，解体碎片占比多达60%，是“主力军”。

目前已经知道的大于10厘米的空间碎片，大约有2.3万个;1厘米到10厘米之间的碎片据估计有90万个;毫米级的碎片大概有1亿多。数量如此惊人，对人类真是个巨大的挑战啊！

有的空间碎片虽然个头很小，可它们的杀伤力非常强！在太空中，空间碎片运行速度接近第一宇宙速度（7.9千米/秒），是狙击枪子弹最大出膛速度的几倍。一旦空间碎片与航天器发生碰撞，轻则导致航天器表面磨损、功能失效，重则导致航天器的在轨解体，甚至对航天员的人身安全构成威胁。

天上不仅有很多卫星在飞行，还有国际空间站和我国的空间站每时每刻在绕着地球飞行，它们要是撞到太空垃圾可就糟了。

如何避开这些可怕的家伙呢？那就要开展碰撞预警，避免航天器遭受大碎片碰撞。碰撞预警包含发射预警和在轨预警两个阶段。发射预警是预测航天器发射之后，短期内有没有碰撞危险，如果有的话，就要通过改变发射时间来躲避碰撞。在轨预警是指预测航天器在未来一段时间内是否与空间碎片存在危险交会，一般通过控制航天器进行轨道机动来躲避交会碎片。

由于太空垃圾场形势非常严峻，现在，主要航天国家和国际组织都会对所属重点航天器执行碰撞预警和机动规避。截至2020年，国际空间站已执行规避危险碎片操作28次，其中，仅2020年就有3次。欧洲空间局（ESA）平均每颗低轨卫星每年需执行两次避碰操作。

我国从“神舟五号”飞船开始，发射预警和在轨预警已经成为常态化的事情。随着空间碎片环境的不断恶化，航天器碰撞预警需求将急剧增加。

目前，空间碎片主动清除的方式主要可以分为两类：一类是接触式的，如机械臂抓、网捕等;另一类是非接触式的，如激光推移、离子束推移等。

1993年，NASA提出利用地基脉冲激光器清除近地轨道垃圾的“猎户座”计划，拟采用地基激光清除空间碎片，以减缓空间碎片对载人航天的威胁。

2013年，英国萨里太空中心联合欧洲多家研究机构，在欧盟第七框架计划资助下，启动“空间碎片移除”计划。2018年6月，试验卫星“RemoveDEBRIS”脱离空间站开始入轨运行。2019年2月，试验卫星的“鱼叉”成功撞击并击穿目标面板，验证了其抓捕空间碎片的能力。

近年来，我国在空间碎片主动清除方面也取得了长足发展。2016年6月，我国发射自主研制的“遨龙一号”空间碎片主动清除飞行器，开展了空间碎片探测、识别、跟踪与操作等在轨演示验证试验，为后续开展空间碎片主动清除创造了基本条件。