2003年1月16日“哥倫比亞號”航天飛機升空瞬間。半月之后著陸時發(fā)生意外，航天飛機解體墜毀。NASA飛行部負責(zé)人海夫林認為，除了泡沫隔熱材料脫落的原因之外，“哥倫比亞”號可能被一塊微型隕石或太空垃圾擊中。

　

最近發(fā)布的報告顯示，目前有5500噸太空垃圾圍困地球。（假想圖）

美國一航天公司提出的“太空牧羊犬”計劃。

    廢棄的衛(wèi)星、剝落的隔熱瓦、燃料艙的殘片……多達9000多塊太空垃圾正飄浮在地球軌道上，它們的數(shù)量還在不斷增加，總重量超過5500噸。美國宇航局科學(xué)家在最新的研究中警告說，人類未來的太空旅行和正常工作的衛(wèi)星越來越受到太空垃圾的威脅，不幸的是，人類目前還沒有找到清掃這堆太空垃圾的有效途徑。

    撞擊生成更多碎片

    美國約翰遜航天中心軌道碎片研究項目的首席科學(xué)家尼古拉斯·約翰遜說：“太空垃圾正在成為愈發(fā)嚴重的環(huán)境問題。”

    該中心的研究人員通過一個電腦程序模擬計算出了未來太空垃圾的數(shù)量。此前的研究都是預(yù)測新發(fā)射的衛(wèi)星會對太空垃圾的影響，而此次由科學(xué)家劉杰奇（音Jer-ChyiLiou）博士領(lǐng)導(dǎo)的小組則預(yù)測了現(xiàn)有太空垃圾在未來兩個世紀的變化。這一研究結(jié)果在20日的《科學(xué)》雜志中發(fā)表。

    電腦模擬顯示，即使人類再也不發(fā)射任何火箭，太空垃圾的數(shù)量在2055年之前會保持穩(wěn)定，但之后則呈上升趨勢，在未來兩個世紀里，太空垃圾的數(shù)量也將從目前的9000塊增加22％到1.1萬塊。因為它們不斷落入地球大氣層的同時，太空垃圾在互相撞擊時也會分裂成更多碎片。

    俄版太空垃圾最多

    目前，美國太空監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)正在跟蹤約9000塊直徑至少有10厘米的太空垃圾，其中17%是火箭助推器，31%是已經(jīng)廢棄的衛(wèi)星，38%是撞擊留下的碎片，還有13%來自其他各種太空任務(wù)，它們總重達5500噸。

    此外，還有成千上萬更小的太空碎片。大部分的碎片來自衛(wèi)星爆炸，留在軌道中的燃料艙常常會因為高壓而炸成碎片。美國宇航局2004年的一份報告顯示，俄羅斯是太空垃圾的最大來源國，其次是美國。

    衛(wèi)星發(fā)射遭逢挑戰(zhàn)

    從1991年至今，科學(xué)家記錄到了三起直徑大于10厘米的太空垃圾間的相撞。

    最近的一次是2005年1月，一顆升空31年的廢棄美國衛(wèi)星和一些航天器殘骸發(fā)生了相撞。不過這三次撞擊均沒有造成更多太空碎片。

    研究人員預(yù)測，在未來200年中會發(fā)生18次撞擊，數(shù)量雖然并不多，但是對于造價昂貴的衛(wèi)星或者載人飛船來說，撞擊的后果卻可能是毀滅性的。太空碎片的運動速度達到每小時2.2萬英里，這樣的高速能使小塊碎片在飛船或衛(wèi)星上撞出一個洞，并導(dǎo)致電力短路等故障。

    太空垃圾最密集的空間位于距地球550至635英里之間。由于載人航天并不在這個高度，如國際空間站位于250英里的軌道上，因此對載人航天受到的威脅相對較小，但用于商業(yè)和科研目的的衛(wèi)星仍然面臨撞擊威脅。

    人類尚無清理碎片良策

    研究人員在報告中稱，只有清除軌道上的大型物體才能避免未來航天的潛在威脅。但無論是技術(shù)上或經(jīng)濟上，目前并沒有可行的方式來清除這些太空垃圾，因此希望鼓勵研究人員想出更好的辦法。

    約翰遜說，目前大部分努力都集中在避免產(chǎn)生新的太空垃圾，但同時也應(yīng)該開始考慮如何清除現(xiàn)有垃圾。

    但是找到可行的方法卻是各國科學(xué)家面臨的難題。

    為預(yù)防太空垃圾的產(chǎn)生，科學(xué)家提出給衛(wèi)星或推進器添加引擎，幫助它們返回地球，但是這也會增加開銷，讓動力和控制系統(tǒng)變得更加復(fù)雜。此外，還有人提出在地面用激光改變太空垃圾的軌道，但由于太空垃圾的數(shù)量太多，動用激光還需要消耗大量能源，這樣的方法也不現(xiàn)實。（謝來）

    ■殺手小傳

    致命太空垃圾

    太空垃圾是人類在進行航天活動時遺棄在太空的各種物體和碎片，包括完成任務(wù)的火箭箭體和衛(wèi)星本體、火箭的噴射物、在執(zhí)行航天任務(wù)過程中的拋棄物、空間物體之間的碰撞產(chǎn)生的碎塊等，是空間環(huán)境的主要污染源。

    太空垃圾同人造衛(wèi)星一樣，按一定的軌道環(huán)繞地球飛行，形成一條危險的垃圾帶。太空垃圾中最大的危險來自具有很高動能的金屬廢料，它們在太空中的運行速度可達每秒16千米。如果一個在較低軌道上運行的衛(wèi)星與太空垃圾相遇時的平均碰撞速度為每秒10千米，在此情況下，一個直徑只有1厘米大小的顆粒在與衛(wèi)星碰撞時就能釋放出一顆手榴彈爆炸的能量；一顆迎面而來的直徑為0.5毫米的金屬微粒，足以戳穿密封的飛行服，人們?nèi)庋蹮o法辨別的塵埃（如油漆細屑、涂料粉末）也能使宇航員殞命。

    在人類太空史上，太空垃圾造成的事故和災(zāi)難屢見不鮮。

    1983年，美國航天飛機“挑戰(zhàn)者”號與一塊直徑0.2毫米的涂料剝離物相撞，導(dǎo)致舷窗被損，只好停止飛行。前蘇聯(lián)的“禮炮―7”號軌道站也多次被此類“塵埃”損壞。

    1986年，“阿麗亞娜”號火箭進入軌道之后不久便爆炸，成為564塊10厘米大小的殘骸和2300塊小碎片，這枚火箭的殘骸使兩顆日本通信衛(wèi)星“命赴黃泉”。

    1991年9月15日，美國發(fā)射的“發(fā)現(xiàn)者”號航天飛機差一點與前蘇聯(lián)的火箭殘骸相撞，當(dāng)時“發(fā)現(xiàn)者”號與這個“不速之客”僅僅相距2.74千米，幸虧地球上的指揮系統(tǒng)及時發(fā)來警告信號，它才免于喪生。

    ■克敵之策

    四劍式：避、禁、減、清

    為了防止宇宙飛船、軌道空間站等航天器免受太空垃圾的碰撞，多年來，各國科研人員一直在積極探索解決太空垃圾的問題。

    宇航專家們提出了許多對策，歸結(jié)起來可用“避、禁、減、清”四個字來概括。所謂“避”，就是加速發(fā)展現(xiàn)代太空監(jiān)視系統(tǒng)，對太空垃圾進行嚴密的監(jiān)視與跟蹤，并采取有效的技術(shù)手段，使航天器及時避開太空垃圾。所謂“禁”，就是國際上制定有關(guān)空間法規(guī)，禁止在空間進行試驗和部署各種武器，限制發(fā)射核動力衛(wèi)星，使空間成為為人類文明服務(wù)的和平空間。所謂“減”，就是發(fā)射航天器的國家應(yīng)采取措施，盡量減少太空垃圾的增加。對末級火箭采取未燃盡推進劑和高壓氣體排空，避免末級火箭爆炸。所謂“清”，就是發(fā)展太空垃圾清除技術(shù)，對已完成任務(wù)的運載火箭末級，采取轉(zhuǎn)移軌道措施，使其返回大氣層燒毀；對已達到預(yù)定壽命的衛(wèi)星，讓其獲得逃逸速度，遠離近地空間或轉(zhuǎn)用清除裝置進行清除。

    “避劍式”之“防護屏”

    1早在1947年，美國科學(xué)家惠普耳就提出了保護航天器免受高速飛行的太空垃圾襲擊的方法。為了代替鑲嵌在航天器表面越來越厚的保護層，惠普耳建議在保護層前安裝一層防護屏，當(dāng)太空垃圾與防護屏發(fā)生碰撞時，防護屏被擊碎，同時太空垃圾也被撞碎變成粉末，從而解除了對航天器的威脅。

    2俄羅斯國家航空系統(tǒng)科研所和科學(xué)院應(yīng)用力學(xué)研究所的科研人員通過多年研究與試驗，成功地開發(fā)出保護航天器免受與太空垃圾碰撞的新防護屏。該防護屏一個重要特點是在網(wǎng)狀的防護屏上還涂了一層特殊材料，當(dāng)太空碎片與其發(fā)生碰撞時，碰撞產(chǎn)生的能量使其與太空垃圾發(fā)生爆炸式的化學(xué)反應(yīng)，大大促進了太空碎片變成粉末的過程。網(wǎng)狀防護屏還能使與其碰撞的太空碎片橫向面積增大，降低碰撞的強度。

    “清劍式”之“太空牧羊犬”

    美國一家航空航天公司提出利用所謂的“太空牧羊犬”清除太空垃圾新設(shè)想。

    方案之一：將發(fā)動機緊固在最大的碎片上，使碎片與地球相碰撞，但是要實現(xiàn)這一計劃需要數(shù)量非常多的燃料。另一方案：裝備可重復(fù)使用太陽能電池的飛船利用電流與地球磁場相互作用時產(chǎn)生的力作機動飛行。飛船上裝備有游動“牧羊犬”（放飛到碎片附近的小型飛船），“牧羊犬”圍繞碎片飛行并尋找合適的對接點。從太空軌道上清除用上述方法收集的碎片將十分簡單，只要減慢速度即可，甚至可以使任何一個飛船開足馬力行駛，將自己的部分能量傳遞給被收集的碎片。