“瘋狂”鋪設衛星網，太空垃圾誰來清理？

琴島

1.外形酷似科幻電影里“宇宙魔方”的衛星“清除殘骸”（RemoveDebris）有著特別的用途：它可以收集太空中漂浮的垃圾碎片，并將其燒毀在地球大氣層里。該衛星搭載3D攝像機，可以對空間中的漂浮垃圾及微型衛星進行定位，還可以對漂浮物的速度進行測定。在收集漂浮垃圾時，衛星會釋放出內置的一張網，對目標進行捕獲。2.從歐洲太空控制中心合成制作的圖片中可以看到，近地軌道、地球靜止軌道及其之間可追蹤的物體多得驚人。3.2021年，俄羅斯的一家新興企業StartRocket推出了名為“碎片泡沫捕手”的新項目。公司設計的小圓柱狀泡沫衛星會展開有粘性的觸手來捕獲碎屑，再將它們帶入大氣層中燃燒。

太空垃圾數量一直在快速增長：據美國航空航天局（NASA）報告，截至2019年10月，該機構已追蹤到超過2.2萬個繞地飛行物體（其中2000個是運行中的人造衛星）。這些已追蹤物體的軌跡已知，碰撞幾率可被清楚估算。然而，NASA估計難以觀測到的漂浮碎片超過100萬個，算上小于1厘米的微型垃圾則遠超1億個！

太空垃圾成“達摩克里斯之劍”

雖然美國、俄羅斯等已在監控大于10厘米的太空垃圾，但對于10厘米以下的太空垃圾，現有監視系統完全處于力不從心的狀態。

此外，據日本天空完美日星公司統計，截至2020年，10厘米以上的太空垃圾約3.4萬個，1—10厘米的約90萬個，0.1—1厘米的約1.3億個。幾毫米大小的太空垃圾的威力就相當于被100公里時速的保齡球撞擊，1厘米太空垃圾的威力則相當于轎車以70—80公里的時速相撞。

更令人憂心的是，這些碎片之間還會相互撞擊，由此產生更多碎片，正所謂被稱為“凱斯勒現象”的惡性循環：如不加干預，環繞地球軌道會被大量太空垃圾占據，來自細小碎片的輕微碰撞都足以造成大事故，人類將無法安全地發射新航天器。

荷蘭藝術家丹·羅斯加德還給出一個非常悲觀的預測：有一天地球將深陷碎片星云的牢籠中。這種極端前景也更需要人類對這個問題更加敏感。

在再渺小的它面前，空間站也無比柔弱

2009年，NASA就發布了一項研究結論，為了遏制太空碎片的增長，每年必須清除5—10個最大碎片——從冰箱到城市公交車大小不等的報廢衛星。

事實上，國際空間站的“抵抗力”僅限于10毫米以內的碎片，它設有碎片防護罩來阻擋小于1.5毫米的碎片，地面控制系統負責跟蹤更大碎片（3毫米以上），并在必要時使用推進器來實施緊急變軌避免事故。習慣成自然，國際空間站每年都要躲2—3次來自太空無序碎片的攻擊。

NASA于2017年12月開始安裝在國際空間站外部的太空碎片感應器（Space Debris Sensor）負責開展微碎片監測活動（0.05—0.5毫米），提供相關物質信息——尺寸、密度、速度、軌道等，并確定撞擊物是來自太空還是屬于人為產生的太空碎片。

該感應器項目主要研究人員約瑟夫·漢密爾頓表示：“即便0.3毫米這么小的碎片也能損壞暴露在外的熱保護系統、宇航服、舷窗和未遮蔽的敏感設備……在空間站上，它可能會在宇航員路徑中的把手上留下鋒利的邊緣，從而導致宇航服損壞?！?/p>

目前，歐洲科學家應對太空垃圾主要有兩種策略：一是監控大型垃圾以避免碰撞;二是用技術手段清理較小的太空碎片。

大公司使局面更混亂？

雖然商業公司加強了清除太空垃圾的創新能力，但另一方面，它們也完全有可能增加太空任務的風險。例如，2019年歐洲航天局的“風神”與美國的“星鏈”就曾出現相撞險情，歐洲航天局不得不對“風神”手動變軌，避免發生“交通事故”，進而產生更大量太空垃圾。

事實上，“星鏈”（Starlink）衛星為馬斯克衛星互聯網計劃中的重要一環。馬斯克曾詳細介紹道，只要部署的星鏈衛星數量達到800顆，就可以為全球大部分地區初步提供網絡服務。2021年1月，又有143枚衛星搭乘SpaceX獵鷹火箭發射升空，進入預定軌道。星鏈已有近900顆衛星，這數量已經超過了歐洲發射的所有衛星！

另外，亞馬遜公司也挖來了SpaceX的幾位前高管，如法炮制了“星鏈計劃復刻版”：它于2019年就表示計劃將在3個不同近地軌道上部署3236顆衛星。

隨著這些財大氣粗的公司加入太空俱樂部，太空中衛星數量必然會經歷爆發性的增長，給太空交通、太空垃圾清掃造成更大壓力：譬如，剛剛提到的“風神”險與“星鏈”衛星相撞事故是如何產生的？歐洲航天局太空垃圾清理計劃負責人路易莎·依諾桑提解釋道，一般說來，不同航天局管理各自運行中的衛星時，會與其他航天局相關負責人聯系協調。不過，SpaceX是私人運營商，而歐洲航天局工程師聯系其時，只是在互聯網上搜索了該公司的聯系方式并向其發送了一條消息（無人回復）。因此，歐洲航天局決定單方面采取避讓計劃。這意味著，各國航天局需要和太空市場的新商業運營商進行更充分的溝通。

潘多拉的盒子被打開？

依諾桑提稱，按規定，衛星必須在“25歲”前被處理，但實際上只有20%的衛星被有效回收：衛星價值很高，其運營商經常會“榨取”其價值到最后一刻。不過后果就是，一旦出故障，它就成了能在太空逗留長達200年的垃圾。近地軌道的失效衛星會在重力作用下慢慢下降，重新進入大氣層。依諾桑提認為，SpaceX選擇在近地軌道鋪設衛星也是考慮到這一點，但她擔憂，SpaceX今后是否會選擇更高、更難回收衛星的軌道？

在這個問題上，法國國家太空研究中心的皮埃爾·歐瑪利做了更詳細的說明：在早期，SpaceX要求使用的是更高的軌道。但是，由于它提交的授權申請涉及多達12000個衛星，美國監管機構使其將預設高度降低到500公里左右。歐瑪利還特別提到，這些物體在夜晚的開始和結束時用肉眼清晰可見，對進行觀測活動的天文學家施加了光污染的障礙！