清理太空垃圾有“奇招”

作者: 陈云

1957年10月4日,前苏联成功发射了第一颗人造地球卫星,揭开了人类太空时代的序幕,同时也为太空送去了第一批人造垃圾。此后,一批又一批航天员乘坐宇宙飞船飞往太空,开创了人类太空史上的一次次壮举,但太空垃圾也与日俱增。

什么是太空垃圾

太空垃圾,即空间碎片,是人类空间活动的废弃物,也是空间环境的主要污染源。在近地球轨道,火箭助推器的最后部分、调压器和报废的卫星残片,还有因为事故而爆炸的宇宙飞船的残骸碎片、宇宙飞船上很小的螺丝和垫圈、宇航员不小心在空间站上丢失的工具等,最后都成为太空垃圾。

一般来说,太空垃圾在大气阻力的影响下会逐渐陨落,但是如果它的轨道很高,在1 000千米以上,大气阻力很小,那它能在轨道上存留数万年甚至数百万年。而且,目前大多数太空垃圾都处于比较高的高度上。近5 0年来,空间碎片总数已经超过4 000万个,总质量已达数百万千克,通过地面望远镜和雷达能观测到的空间碎片平均每年增加2 0 0个,总数已经超过10 000个。如今太空已经成了不折不扣的垃圾场了。

太空垃圾危害大

太空垃圾绝非无关痛痒的东西,这些东西轻则会擦坏航空飞机上那些价值不菲的窗户,重则会酿成使宇航员丧命、将人造卫星击穿的惨剧。随着空间碎片数量的不断增加,空间碎片之间的碰撞几率也不断增大,从而产生更多的碎片。科学家指出,空间碎片的数量达到一定程度,有可能产生“雪崩”效应,使航天活动无法顺利进行,近地空间完全失去使用价值。

太空垃圾空间碎片巨大的破坏力来自于它的速度。空间碎片和航天器撞击时的平均相对速度是1 0千米/秒,撞击时的动能十分巨大。科学家介绍说:“一颗1 0克质量的空间碎片撞击航天器时,它的撞击效果就和质量1 300千克、时速100千米的汽车撞击效果一样,后果是灾难性的。”

太空垃圾造成的危害有实例为证:1996年,法国“西雷斯”卫星就曾被十年前法国火箭爆炸后产生的一块碎片击中。这就是一起典型的太空垃圾“宇宙交通肇事案”。为避免太空垃圾对人类航天活动造成更大的危害,研究人员提出了一些比较有创意性的方法,去清理这些太空垃圾。目前,科学家设计的几种比较有创意的清理太空垃圾的方案包括:

1.休闲泡沫球

发射一个直径为1.6千米的巨大非伸展性休闲泡沫球,这个巨大的泡沫球可用来收集太空垃圾。当小太空残骸途经这个泡沫球时,就会失去能量,很快坠落至地球表面。但是,这种方案也有不足之处,泡沫球自身会快速地脱离轨道,因为相对其大小而言重量偏轻,所以它很有可能会偶然撞到正在运行中的宇宙飞行器,这将是非常糟糕的事情。

2.激光发射器

从地面或者太空发射激光,将太空垃圾推至离地球更近的轨道,使其在地球引力作用下加速下落。但是这种创意的缺点在于:成本过高,激光发射装置非常昂贵,而且可以击中的目标有限。

3.太空垃圾收集车

太空垃圾回收车能够在太空轨道指定地点上将大块太空残骸收集、封装起来,然后运送到离地球比较近的轨道上。这种垃圾收集车还可以收集整块的老火箭残体。但是此方案的问题在于成本太高,而且操作也比较复杂。

4.金属细丝

这种方案是在飞船发射之前,在飞船上面附着一个金属细丝,进入轨道后用它来击落那些碎片。但是这种方案目前只限于“纸上谈兵”,还从未实验过。

5.定位跟踪

目前最先进的太空垃圾定位及监视系统是美俄两国为监视敌方导弹进攻及间谍卫星而建造的跟踪系统。它们能探测到低轨道上1 0厘米大小和地球同步轨道上1米大小的碎片。

6.“自杀卫星”

体积只有足球那么大,一旦侦察到太空垃圾,便依附在垃圾上,使其速度降低,最后进入大气层,与太空垃圾同归于尽。

7.“空间工友”

由1 2只空间“垃圾箱”组成,在地球同步轨道上运行。当太空垃圾飞过时,它的由电脑控制的机械臂会抓住目标,放进“垃圾箱”后将其分割切碎,使其坠入地球大气层燃烧自毁。

目前关于太空垃圾处理和太空环境治理的研究还处于实验分析阶段,还没有投入实际运行。相信经过科学家的不断努力,在不久的将来,一定会有合适的清理太空垃圾的方案出台并变成现实。

太空垃圾已经在地球外层形成了颇为“壮观”的景象。