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太空垃圾大掃除開始,有人用膠水,有人用吸鐵石,還有用帳篷的

電影《地心引力》講了這樣一個故事:美國宇航員在空間站進行檢修任務的時候,散開在地球軌道上並高速運轉的衛星碎片擊中了空間站,除了主角,空間站工作人員悉數殉職,造價數千億美金的空間站及附屬裝置被衛星渣渣給弄成了渣渣。

電影中這些被俄羅斯反導衛星實驗擊中而產生的碎片就是太空垃圾。運載火箭和航天器在發射過程中會產生大量的碎片與報廢的衛星;航天器表面脫落的材料;表面塗層老化掉下來的油漆斑塊;航天器逸漏出的固體、液體材料;火箭和航天器有意或者無意的爆炸、碰撞過程中產生的碎片統稱為太空垃圾。

電影《地心引力》

從 1957 年前蘇聯將第一顆人造地球衛星「斯普特尼克 1 號」送上太空算起,人類已經進行了 4,000 多次衛星發射活動並連續製造了 60 年的太空垃圾。截止 2012 年,有近 5,000 噸的太空垃圾運行在地球軌道上。

根據 NASA 的測算,太空垃圾生產大國正是三個航天巨頭。其中,蘇聯及後來的獨聯體國家製造最多,包括 1,402 顆衛星,4,431 個運載火箭殘骸等「垃圾」。美國排在第二,總共製造了 4,824 個垃圾,包括 1,125 顆報廢衛星和 3,699 個運載火箭殘骸等碎片。中國也在小步快跑趕超中,製造的太空垃圾超過 3,388 個,包括 88 顆廢衛星和 3,300 個其它碎片。

太空垃圾的主要活動範圍在大約距地表三四百公里的近地軌道,速度可以達到每秒最高 8 公里,對宇宙探測活動極具破壞力。一塊 10 克重的太空垃圾撞上衛星,相當於兩輛 100 邁的汽車相互碰撞,衛星會在 1.5 秒內被打穿或直接擊毀,這正是《地心引力》如此驚心動魄的原因。

太空垃圾示意圖

國際上已經對大多數太空垃圾進行了編號及有效的全天候監測,航天專家們提出了各種應對方案。主要思路有兩個:將停止工作的衛星推進到其他軌道上去,以免同正常工作的衛星發生碰撞;用太空梭把損壞的衛星帶回到地球,以減少空間的大件垃圾。

2010 年,英國薩里大學的科學家公布了一種能讓較大的太空垃圾脫離軌道的方法,被稱為「立方帆」,展開之後的立方帆其實是一塊 5 米 × 5 米的塑料片,它會利用地球高空的稀薄空氣來把報廢的衛星「拖」離軌道。

立方帆可以單獨發射並且在地面的引導下使用自身的動力來靠近太空垃圾,一旦和太空垃圾「對接」,它就會張開帆,從而把太空垃圾拖離軌道。

日本人岡田光信則想出了一種「自殺式垃圾捕捉方法」:發射一艘帶有感測器和機動推進器的飛船,在飛船外面塗上一個菜碟大小的特製膠水,將目標衛星黏著,拖回到大氣層同歸於盡。

岡田此前是一個政府官員和互聯網連續創業者,他的太空垃圾清掃計劃是帶有商業性質的,為此他成立了一家叫 Astroscale 的初創公司,該公司計劃於 2018 年發射一艘 ELSA 1 飛船進行第一次垃圾清理。

岡田光信與他的垃圾清掃衛星模型

6 月 19 日,歐洲航天局官網消息顯示,一個「宇宙拖車」項目可能會用來解決日益緊迫的太空垃圾問題。當一顆人造衛星面臨退役的時候,可以用這個磁力宇宙拖車鎖定其位置,在它變成垃圾之前拖到「衛星墓地軌道」或者大氣層以內。

這項計劃的難點在於如何捕捉高速運轉的將死的衛星,在航天局的資助下,法國圖盧茲大學的科學家 Emilien Fabacher 設計出了這種使用冷卻至低溫的超導線產生磁場的系統,利用磁力來吸引或排斥目標衛星,使其得到回收。

地球衛星上都配備了磁力計,該設備主要是為了防止衛星在太空翻跟頭,與地球磁場方向保持一致。Fabacher 的系統正是使用了這一特性,其優點在於可以避免「宇宙垃圾回收車」直接與目標衛星物理接觸。

太空垃圾的處理和地表垃圾的性質一樣,危害人類的生存和發展。作為科研的一部分,垃圾的處理必然涉及到利益的瓜葛,以及投入和產出的效益問題,只有發射成本降低,才能讓更多的高效率的「清潔工」進入這個行業。


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