“疯狂”铺设卫星网，太空垃圾谁来清理？

琴岛

1.外形酷似科幻电影里“宇宙魔方”的卫星“清除残骸”（RemoveDebris）有着特别的用途：它可以收集太空中漂浮的垃圾碎片，并将其烧毁在地球大气层里。该卫星搭载3D摄像机，可以对空间中的漂浮垃圾及微型卫星进行定位，还可以对漂浮物的速度进行测定。在收集漂浮垃圾时，卫星会释放出内置的一张网，对目标进行捕获。2.从欧洲太空控制中心合成制作的图片中可以看到，近地轨道、地球静止轨道及其之间可追踪的物体多得惊人。3.2021年，俄罗斯的一家新兴企业StartRocket推出了名为“碎片泡沫捕手”的新项目。公司设计的小圆柱状泡沫卫星会展开有粘性的触手来捕获碎屑，再将它们带入大气层中燃烧。

太空垃圾数量一直在快速增长：据美国航空航天局（NASA）报告，截至2019年10月，该机构已追踪到超过2.2万个绕地飞行物体（其中2000个是运行中的人造卫星）。这些已追踪物体的轨迹已知，碰撞几率可被清楚估算。然而，NASA估计难以观测到的漂浮碎片超过100万个，算上小于1厘米的微型垃圾则远超1亿个！

太空垃圾成“达摩克里斯之剑”

虽然美国、俄罗斯等已在监控大于10厘米的太空垃圾，但对于10厘米以下的太空垃圾，现有监视系统完全处于力不从心的状态。

此外，据日本天空完美日星公司统计，截至2020年，10厘米以上的太空垃圾约3.4万个，1—10厘米的约90万个，0.1—1厘米的约1.3亿个。几毫米大小的太空垃圾的威力就相当于被100公里时速的保龄球撞击，1厘米太空垃圾的威力则相当于轿车以70—80公里的时速相撞。

更令人忧心的是，这些碎片之间还会相互撞击，由此产生更多碎片，正所谓被称为“凯斯勒现象”的恶性循环：如不加干预，环绕地球轨道会被大量太空垃圾占据，来自细小碎片的轻微碰撞都足以造成大事故，人类将无法安全地发射新航天器。

荷兰艺术家丹·罗斯加德还给出一个非常悲观的预测：有一天地球将深陷碎片星云的牢笼中。这种极端前景也更需要人类对这个问题更加敏感。

在再渺小的它面前，空间站也无比柔弱

2009年，NASA就发布了一项研究结论，为了遏制太空碎片的增长，每年必须清除5—10个最大碎片——从冰箱到城市公交车大小不等的报废卫星。

事实上，国际空间站的“抵抗力”仅限于10毫米以内的碎片，它设有碎片防护罩来阻挡小于1.5毫米的碎片，地面控制系统负责跟踪更大碎片（3毫米以上），并在必要时使用推进器来实施紧急变轨避免事故。习惯成自然，国际空间站每年都要躲2—3次来自太空无序碎片的攻击。

NASA于2017年12月开始安装在国际空间站外部的太空碎片感应器（Space Debris Sensor）负责开展微碎片监测活动（0.05—0.5毫米），提供相关物质信息——尺寸、密度、速度、轨道等，并确定撞击物是来自太空还是属于人为产生的太空碎片。

该感应器项目主要研究人员约瑟夫·汉密尔顿表示：“即便0.3毫米这么小的碎片也能损坏暴露在外的热保护系统、宇航服、舷窗和未遮蔽的敏感设备……在空间站上，它可能会在宇航员路径中的把手上留下锋利的边缘，从而导致宇航服损坏。”

目前，欧洲科学家应对太空垃圾主要有两种策略：一是监控大型垃圾以避免碰撞;二是用技术手段清理较小的太空碎片。

大公司使局面更混乱？

虽然商业公司加强了清除太空垃圾的创新能力，但另一方面，它们也完全有可能增加太空任务的风险。例如，2019年欧洲航天局的“风神”与美国的“星链”就曾出现相撞险情，欧洲航天局不得不对“风神”手动变轨，避免发生“交通事故”，进而产生更大量太空垃圾。

事实上，“星链”（Starlink）卫星为马斯克卫星互联网计划中的重要一环。马斯克曾详细介绍道，只要部署的星链卫星数量达到800颗，就可以为全球大部分地区初步提供网络服务。2021年1月，又有143枚卫星搭乘SpaceX猎鹰火箭发射升空，进入预定轨道。星链已有近900颗卫星，这数量已经超过了欧洲发射的所有卫星！

另外，亚马逊公司也挖来了SpaceX的几位前高管，如法炮制了“星链计划复刻版”：它于2019年就表示计划将在3个不同近地轨道上部署3236颗卫星。

随着这些财大气粗的公司加入太空俱乐部，太空中卫星数量必然会经历爆发性的增长，给太空交通、太空垃圾清扫造成更大压力：譬如，刚刚提到的“风神”险与“星链”卫星相撞事故是如何产生的？欧洲航天局太空垃圾清理计划负责人路易莎·依诺桑提解释道，一般说来，不同航天局管理各自运行中的卫星时，会与其他航天局相关负责人联系协调。不过，SpaceX是私人运营商，而欧洲航天局工程师联系其时，只是在互联网上搜索了该公司的联系方式并向其发送了一条消息（无人回复）。因此，欧洲航天局决定单方面采取避让计划。这意味着，各国航天局需要和太空市场的新商业运营商进行更充分的沟通。

潘多拉的盒子被打开？

依诺桑提称，按规定，卫星必须在“25岁”前被处理，但实际上只有20%的卫星被有效回收：卫星价值很高，其运营商经常会“榨取”其价值到最后一刻。不过后果就是，一旦出故障，它就成了能在太空逗留长达200年的垃圾。近地轨道的失效卫星会在重力作用下慢慢下降，重新进入大气层。依诺桑提认为，SpaceX选择在近地轨道铺设卫星也是考虑到这一点，但她担忧，SpaceX今后是否会选择更高、更难回收卫星的轨道？

在这个问题上，法国国家太空研究中心的皮埃尔·欧瑪利做了更详细的说明：在早期，SpaceX要求使用的是更高的轨道。但是，由于它提交的授权申请涉及多达12000个卫星，美国监管机构使其将预设高度降低到500公里左右。欧玛利还特别提到，这些物体在夜晚的开始和结束时用肉眼清晰可见，对进行观测活动的天文学家施加了光污染的障碍！