太空垃圾清理大作战

出于某种奇怪的本能，人类偏爱在所到之处留下痕迹。百万年历史地貌被无情踩踏、最美自然景点垃圾成山等报道比比皆是。但你以为只有在我们居住的地球空间才会出现这样的情况吗？实际上，有此“特长”的人类同样没有放过浩瀚的宇宙。只是当我们意识到这个问题时，太空垃圾也已泛滥成灾了。

太空时代产生的垃圾

自1957年第一颗地球轨道卫星“斯普特尼克1号”发射以来，人类的探索活动在太空中留下了大量废弃物，小到涂料碎片、宇航员太空行走时丢掉的装备，大到火箭助推器、停止工作的废弃卫星。

据估计，介于1毫米到1厘米之间的太空垃圾有约1.28亿块，1厘米到10厘米间的有约90万块，10厘米以上的有约34000块。地球附近的太空已十分拥挤。

在近地轨道上，这些碎片以平均7.9千米/秒的速度飞行——比子弹的速度还要快10倍，这意味着即便是非常小的碎片也能破坏在役航天器。其中1厘米到10厘米之间的碎片是航天器杀手，它们的尺寸一方面足以对航天器构成严重威胁，另一方面又因为太小而无法被追踪。更大的碎片能通过长期追踪提前规避，以国际空间站（ISS）为例，它每年至少要机动一次，以躲避可能致命的撞击。

据统计，2010年威胁航天器正常运行的危险接近事件平均每周发生13000次，科学家预计到2059年这个数字将上升至50000次。而主动规避太空垃圾会使航天器增加燃料消耗、缩短服务时间，以及提高发射成本。

2009年2月10日，美国通信卫星“铱星33”和俄罗斯已报废的“宇宙2251”卫星在西伯利亚北部地区上空789千米处发生碰撞，致使大约2000块大型碎片进入太空。

雷达可以追踪低轨道上的碎片，望远镜则能追踪2000千米至36000千米高的中轨道以及地球同步轨道上的物体，不过望远镜无法发现直径小于1米的碎片。除此之外，科学家还会借助射频技术检测卫星是否存在异常。

追踪技术只能对碰撞危险进行预警，这是远远不够的。如果不采取更有效的措施处理这些太空垃圾，终有一日我们将再也无法发射载人航天器，也不能用卫星传输电视信号、预报天气、连接移动网络或提供全球定位服务。

人类将哪些垃圾丢在了太空

手套

美国“双子星4号”的宇航员爱德华·华特1965年丢失的手套，曾以每小时2.8万千米的速度飞行，专家称之为在小尺寸垃圾中“危险性最大的垃圾”。

照相机

2006年12月的“发现号”航天飞机遗失了一台照相机。

工具包

2008年，美国宇航员海德马里·斯特凡尼斯海宁·皮珀在一次太空行走中遗失了一个内含润滑枪的工具包。2009年8月，这个工具包重新落入大气层。

“神秘”金属球

1965年，从“双子星”飞船上掉落的一颗金属球在澳大利亚西部地区引发了一阵恐慌，人们误以为它来自UFO。

200袋垃圾

“和平号”空间站上的宇航员在1986年至2001年间丢进太空的垃圾量。

4.8亿根铜针

1963年，作为“西福特计划”（意图人工制造一个电离层）的关键一环，美国军方将数亿根铜针发射到3700千米高的环地球轨道上，其中一些针至今仍然在轨。

128千克核电池冷却剂

泄漏自早已不工作的苏联雷达型海洋监视卫星。

30万块碎片

1996年，“飞马座”火箭上升级爆炸后产生了诸多碎片。

这些人类制造的太空垃圾，就像是马路上随意乱开的汽车一样漂浮在太空轨道上。不经过追踪，你无法知道它们什么时候停住、何时会突然进行变线……由于它们的相对速度较大，小到几毫米的油漆碎片都足以给人造卫星或者载人飞船造成致命损伤。可以说，这些看似不起眼的碎片是宇宙“交通事故”最大的潜在“肇事者”。

太空垃圾的杀伤力

说完天上的事，我们再说说地上的事。太空垃圾离我们这么远，能有什么危害呢？太空垃圾除受到来自地球的万有引力以外，还受到来自太阳、月球、地球大气层等的多种力的作用。在这些力的共同作用下，某些碎片的轨道会缓慢发生改变，具体地说就是高度越来越低，最后碎片会落到地面上。我们应该庆幸，地球外面包裹了一个叫大气层的东西，很多碎片在陨落过程中会在大气层里烧毁，但也有个头超大烧不干净的，最后落到地面上。它们会造成什么危害呢？

1.有毒。

大部分火箭或航天器的燃料都含有剧毒，属于有害垃圾，一旦落到地面，危害极大。为了清理这些落地的有害垃圾，就需要斥巨资。1978年1月24日，苏联雷达卫星发生故障，在加拿大上空解体，卫星上30千克的浓缩铀和反应堆陨落，放射性碎片洒落在80万米长的地面带上，造成了严重污染，清除的费用高达1400万美元。

2.直接砸人。

太空垃圾砸人事故确实发生過一起（到目前为止也是唯一的一起）。1997年春天的一个晚上，一位叫洛蒂·威廉姆斯的美国女士在遛弯时肩膀被一个东西撞了一下。事后确认，那是一块火箭残骸形成的碎片。她成了第一个也是唯一一个被太空垃圾砸到的地球人。

自人类历史进入航天时代以来，太空垃圾造成的事故不在少数。1991年12月，俄罗斯已废弃的人造卫星“宇宙1934”与飞船“宇宙926”释放出的一大块物体相撞，旋即发生爆炸;2013年3月，俄罗斯卫星与一小块中国卫星被击毁后产生的碎片相撞，再次在太空中发生爆炸……

太空垃圾处理办法

如今，各国科学家只能借由操纵航天器改变轨道，采取躲的方式来避免与碎片相撞。但随着太空垃圾的问题愈发严峻，再不及时清理，必将后患无穷。因此，全世界的航天界人士都在研制各种方法来清除回收太空垃圾，比如用高强度纤维编织的空垃圾网拦截碎片，或是将太空垃圾送到更高的空间轨道等。其中比较有意思的，是那些从动物身上获得的点子。

2017年8月，美国斯坦福大学的科学家就受壁虎启发，研制出一种能抓住太空漂浮物体的机械抓手。这项成果发表在美国《科学·机器人学》杂志上，并受到了广泛的关注。

现实中，我们经常看到壁虎能在墙壁、天花板等光滑的平面上迅速爬行，这一技能得益于它脚上布满了细微的皮瓣和毛发等。这些构造使壁虎在跟任何表面完全接触时，都能产生非常大的吸附力，使自身黏附其上。利用类似的原理，研究者研发出一种仿壁虎材料，并将两块材料组合成一个抓手。

在实验室、零重力环境下的测试显示，这种“壁虎抓手”不仅能抓取并操作重达370千克的大物体，也能抓取并操作不到300克的小物件。这意味着，它能抓取不同形状、大小以及材料的太空垃圾。但为了保险起见，它仍在进行改进，并将运往国际空间站做进一步测试。

除了壁虎，科学家也参考了鸟类的飞翔特性：他们想到给太空垃圾插上“翅膀”，让它们自己飞回地球。2010年3月，英国科学家就设计了一种“立方帆”，来对付体积较大的太空垃圾。

在立方帆的内部，安装有一张折叠起来的聚合膜。当它被发射到太空中后，这张膜就会张开，面积可达25平方米。当立方帆附近出现太空垃圾时，地面人员就会发出指令，小型动力装置就会开启，靠近垃圾碎片进行“对接”工作，使立方帆自身与碎片结合为一体。之后，立方帆会利用地球高空的稀薄空气，带着报废的卫星等垃圾“飞”离原轨道。

虽说地球高空轨道上的空气分子密度极低，但却足以让立方帆缓缓减速，降低轨道，这样就能使太空垃圾在较短时间内坠入大气层，自动烧毁。

值得一提的是，一张立方帆的投资大约100万欧元左右。一旦研发成功，它可以说是处理太空垃圾的方法中性价比最高的，能较大幅度降低太空垃圾处理的成本。

此外，还有科学家提出向太空中发射3000米宽的“渔网”，企图将太空垃圾撞离轨道。甚至有人提出这样有趣的想法：将气球送上太空，制造出一阵狂风将碎片猛吹向大气层。

除了清理垃圾碎片，航天界还应从源头上控制垃圾。随着太空飞行器的增多，地球同步卫星轨道位置的分配问题也越发受到关注。因此，协同各国对轨道位置进行合理、有效地分配就显得格外重要。它需要各国协同合作，按需求和可能优化空间轨道的安排。

在对待太空垃圾的问题上，我国承担起了一个大国的责任。2000年，我国就启动了“空间碎片行動计划”，对太空垃圾进行监控和主动处理。值得一提的是，我国在清理太空垃圾领域算是独领风骚：2016年，我国发射的“遨龙一号”装载了一台机械臂，它能准确地抓住速度超快的垃圾碎片。这是世界上第一个主动的轨道碎片离轨清除试验项目。

太空垃圾涉及的问题很复杂，丝毫不亚于地球上大气与水体污染问题。光是不断完善环境法以及道德约束还不够，人类得将环境保护意识拓宽到全宇宙，世界才能重新变得安全且洁净。