太空垃圾问题严峻
自1957年10月4日,来自前苏联的第一颗人造卫星斯普特尼克1号(Sputnik 1)被发射升空后,太空垃圾就一直在不断积累。
1993年,7700个太空垃圾;2001年,8700个太空垃圾;2005年,10300 个太空垃圾;2013年,16600 个太空垃圾;2016年,17700 个太空垃圾。
截止到2022年8月,欧洲航天局已经定期跟踪报告了约36500个太空垃圾。
太空垃圾或者太空碎片,主要是指停留在地球轨道上的各种人造废弃物以及衍生物。
小到螺钉和螺栓,一把钳子,一条毯子,大到一些火箭残渣、卫星碎片,甚至被遗弃的多节火箭等等。
还有一些碎片的直径在1厘米至10厘米之间,它们中大部分是曾经报废的一些卫星或者火箭碎片。
但“36500”依然不是准确数据,还有大约1.31亿个未能被人类追踪的垃圾碎片,它们的大小从1厘米到10厘米不等,还有一些直径小于1厘米的碎片。
从上述这一系列赤裸裸的数据中,不难看出,如今太空垃圾问题日趋严重。
太空垃圾从何而来?
那太空垃圾从何而来?不是凭空出现,都是人类近年来不断向太空发射火箭,卫星的结果。
比如,火箭发射后,就会在地球轨道上留下助推器、整流罩、火箭级间以及其他参与碎片等等。
对于卫星而言,它的寿命也十分有限,当卫星的燃料,电池耗尽,太阳能电池板退化后,卫星最终就会因这种种问题,在太空停止运行。
尽管这些碎片最终会重新进入地球大气层,直至燃烧殆尽,但是从卫星失效,到它坠落到大气层,再被燃烧殆尽的过程,往往会持续很多年的时间。但是人类制造太空垃圾的速度,却远远高于碎片烧毁的速度。
还有宇航员在修理航天器时,不小心丢失的一些工具,如手套,钳子,锤子,工具袋等等,都是太空垃圾。
另外,还有一些太空碎片是由于火箭,或者卫星之间的碰撞而产生的。当卫星碰撞时,它们可以被粉碎为成千上万个太空垃圾碎片。
这一撞威力巨大,直接摧毁了两颗卫星,还制造了大约2000块直径在10厘米左右的碎片,和数以千计的较小碎片。
据估计,摩托罗拉铱星33所产生的50%以上的碎片,都将在地球轨道停留至少一百年,而宇宙2251卫星的碎片,也将在地球轨道上停留至少20年-30年的时间。
太空垃圾的危害性
越来越多的太空垃圾,又会带来的怎样的不利影响呢?上述提到的宇宙2251和铱星33的撞击事件,就是一个活生生的例子。
太空垃圾堆积越多,那么发生碰撞的机率也就越高,对一些在轨运行卫星,航天器和国际空间站存在潜在危害。且对于人类未来的太空探索,也构成了巨大威胁。
按照凯斯勒的理论,当太空垃圾堆积到一定密度时,其中一颗卫星但凡偏离了轨道,或者遭遇了某颗流星的撞击时,就会引发一系列的连锁反应,进而导致大量的卫星都被碰撞摧毁,随后便产生了更多的太空垃圾。
即便是体积最微小的太空垃圾,也是具有危险性的,如尘埃般大小的颗粒和碎片,都会对一些光学器件,太阳能电池板等造成损伤,在其表面造成一些碎片斑点,并缩短其使用寿命。
如果换成是一个更大的,质量为1公斤太空垃圾,以7.0公里/秒的速度移动,其碰撞时所释放的能量,几乎能与6公斤炸药爆炸时产生的能量相当。
一些小的太空垃圾或许会在大气层中燃烧殆尽,但是对于一些较大的太空垃圾,如果它们冲撞地球,也会对地球的环境产生一些不利影响。
例如俄罗斯“质子”火箭发射卫星失败事件,俄罗斯“质子-M”运载火箭在发射失败后,产生了大量的火箭碎片,这些火箭碎片最终散落在东西伯利亚的阿尔泰地区。
这些碎片包括火箭旧油箱的碎片,这些碎片是含有剧毒的燃料残留物,比如不对称的二甲基肼(UDMH)。
如果人体短时间内接触了大量的偏二甲基肼,会引发急性中毒,且还能致癌。对一些植物和动物也存在危害性。
如何清理太空垃圾
我们能摆脱这些太空垃圾吗?有什么行之有效的方法,能清理这些太空垃圾呢?
多年来,人们提出的清理措施,主要以利用激光等仪器,鱼叉等工具清除大块碎片,或者开发一种自动移除卫星,用聚合物泡沫涂覆卫星,使其能够下降到地球大气层的位置,然后被燃烧。
按照欧洲航天局的计划,他们将在2025年发射一个四臂机器人垃圾收集器,来清理太空垃圾,四臂机器人将抓住垃圾碎片,并将其拖入至大气层。
大气层似乎成了一个天然的太空垃圾焚烧场,在那里,太空垃圾们将被燃烧殆尽。但这项计划的成本也颇高,预计将耗资1.2亿欧元。
据俄罗斯萨马拉国立大学新闻处的消息,俄罗斯科学家目前已经开发了一种太空清扫器,能够通过无接触的方式,安全有效的清理地球轨道上的垃圾。
据悉,这是一种配备了离子发动机的自动太空清扫器,当清扫器靠近目标垃圾约10米的距离时,将会对其喷射发动机离子流,也就是一种等离子体焰炬。
相比于以往用机械手臂,鱼叉,钢索等直接接触,捕获,运输太空垃圾的方式,离子发动机太空清扫器,由于不会与太空垃圾产生接触,所以能减少发生碰撞的可能性。
人类不会停止进行太空探索的脚步,也不会因太空垃圾的问题而停下,因此太空垃圾清理任务势在必行。