不久前,，一大塊俄羅斯太空垃圾靠近國際空間站，導致國際空間站不得不進行機動規(guī)避，這也導致了宇航員原本預定的太空行走計劃被迫中斷,。而這種事件并非個例,。2022年12月15日,，俄羅斯“聯(lián)盟MS-22”號飛船發(fā)生泄漏事件,，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)該飛船存在一個0.8毫米的洞，可能是由微隕石或小塊太空垃圾造成的,。

近地軌道空間雖然廣闊,，但除了衛(wèi)星以及飛行器外，其實早已遍布大大小小的太空垃圾,，擁擠不堪,。隨著人類航天發(fā)射活動密集進行，有可能會對航天任務造成損害的太空垃圾治理問題再次引發(fā)廣泛關注,。

微小的太空垃圾碎片數(shù)量可能上億

如果能夠給地球拍個全景圖片,，并將地球空間軌道上目前能夠被監(jiān)測到的空間碎片以及失效衛(wèi)星等太空垃圾全部標記出來，我們將會看到一幅非常震撼的畫面：地球已經(jīng)被密密麻麻的太空垃圾包裹,。

在這些太空垃圾中,，既有小到需要以毫米計算的碎片，如航天器外部因強烈的紫外線照射而脫落的油漆碎片等,；也有長數(shù)米,、重數(shù)噸的大型物體，如失效衛(wèi)星,、太陽能電池板等,。

在太空垃圾的數(shù)量分布上，存在著體積越小,、數(shù)量越多的規(guī)律,。由于不同機構的統(tǒng)計方法并不一致，國際航天界對于空間軌道中存在的太空垃圾總量尚無準確定論,。但大致可以確定,，目前空間軌道中直徑在10厘米以上的太空垃圾不少于2萬個，直徑在1厘米以上,、10厘米以下的太空垃圾則有數(shù)十萬個,，直徑小于1厘米的則可能達到上億個。

數(shù)量如此龐大的太空垃圾是有人故意亂扔的嗎？答案當然是否定的,。雖然國際空間站曾多次丟棄過氨罐,、相機腳架等，甚至還于2021年扔出過一塊重約2.5噸的舊太陽能電池板,，但這些物體在短暫繞地球旋轉后便會落入地球大氣，并在大氣中燃燒殆盡,，因此并不會成為長期在軌的太空垃圾,。

國際宇航聯(lián)空間運輸委員會副主席楊宇光告訴科技日報記者，事實上,，除了少數(shù)因達到使用壽命或因為故障而失效的衛(wèi)星等航天器外,，大多數(shù)太空垃圾，尤其是數(shù)量巨大但體積微小的碎片垃圾,，主要是由失效航天器解體或太空垃圾之間碰撞造成的,。“失效航天器、大碎片解體或碰撞后會形成大量小碎片,，小碎片之間還可能會繼續(xù)發(fā)生碰撞,，產(chǎn)生數(shù)量更多、體積更小的碎片,?！睏钣罟庹f，于是在一次次解體或碰撞中,，大量太空垃圾被制造出來,。

除了體積和數(shù)量之間存在相關關系，太空垃圾在軌道分布上也有一定規(guī)律,。楊宇光表示,，軌道高度在500—1000公里的區(qū)域是太空垃圾的“重災區(qū)”，“首先這個范圍內(nèi)過去存在著大量衛(wèi)星,，互相之間發(fā)生碰撞的可能性較大,。其次是這一范圍內(nèi)大氣十分稀薄，物體繞地球旋轉的速度下降緩慢,，因此在短時間內(nèi)很難脫離原軌道,，墜入大氣?！倍谲壍栏叨?00—400公里區(qū)域,，雖然也曾發(fā)射有大量衛(wèi)星，但該區(qū)域內(nèi)大氣密度較高,，太空垃圾會在相對較短的時間內(nèi)受大氣阻力影響降低高度,，最后落入大氣中燒毀。

將太空垃圾登記在冊進行追蹤管理

雖然太空垃圾已經(jīng)將地球團團圍住，但楊宇光告訴記者,，目前國際上已經(jīng)能夠對大多數(shù)具有較大威脅的太空垃圾進行追蹤編目,，監(jiān)測其運行軌跡，從而在航天活動中對其進行合理規(guī)避,。

楊宇光介紹道,，目前追蹤監(jiān)測太空垃圾的手段主要有兩種，分別為雷達觀測和光電觀測,。雷達觀測的原理是地面向天上發(fā)射無線電波,，空間軌道中無論是正常工作的衛(wèi)星還是太空垃圾，都會將無線電波反射回地面,。地面雷達站接收到空間物體反射回的無線電波后,，對其進行分析處理，便可實現(xiàn)對太空垃圾的發(fā)現(xiàn),、編目,，以及對其位置、速度等運行信息的監(jiān)測,。

區(qū)別于傳統(tǒng)的有源雷達,，不久前，澳大利亞媒體報道了一種監(jiān)測太空垃圾的新方法,，利用的卻是無源雷達,。無源雷達自身不需要發(fā)射機來發(fā)射電磁波，主要依靠接收他源反射的微波能量來對目標進行探測,，通常擁有更高的靈敏度,。由于地球上每時每刻都在向太空中發(fā)射大量無線電波，其中一部分便會被太空垃圾反射回地面,，進而被無源雷達接收到,，實現(xiàn)對太空垃圾的監(jiān)測。楊宇光表示,，該方法理論上或許可行,，但實際應用效果如何仍需進一步了解觀察。

除了雷達觀測,，常見的監(jiān)測太空垃圾的方法還有光電觀測,。該手段主要利用光電望遠鏡觀測空間軌道中的物體，主要設備有大視場空間碎片光電望遠鏡等,，但通常其只能在物體反射太陽光的情況下才可實現(xiàn)觀測,。楊宇光表示，不管是哪種觀測方法,，目前都存在一定的局限性,，尤其是對于微小太空垃圾的監(jiān)測仍有較大瓶頸,。他進一步介紹道：“目前人類已經(jīng)能夠實現(xiàn)對位于較低軌道的、直徑在1厘米以上,，位于較高軌道的,、直徑在10厘米以上的空間物體進行追蹤。但目前都是物體越大越容易監(jiān)測,，而太空垃圾則是體積越小的反而數(shù)量越多,。”

成本問題制約太空垃圾治理

看得見,，但不一定“摸”得著,。雖然人類已經(jīng)可以對部分太空垃圾進行有效的編目管理，但對于如何批量處理這些太空垃圾,，目前仍然缺乏直接高效的辦法。楊宇光表示,，直接捕獲太空垃圾進行收集處理,，當然是人們能夠想到的最簡單且直接的辦法，但卻也是成本最高的辦法之一,?！疤绽继幵诓煌壍郎希绻拷鼈兙托枰粩嘧冘?，變軌就需要消耗推進劑,，成本太高。因此這種辦法無法用于批量處理太空垃圾,?！?/span>

楊宇光給出了他認為未來處理太空垃圾可能行之有效的辦法，首先要區(qū)分太空垃圾所處的軌道高低和體積大小,，有針對性地采取不同手段,。由于空間物體繞地球運行的軌道高度與其環(huán)繞速度有關，當其速度降低后,，其所能維持的軌道高度便會降低,，因此軌道高度特別低的太空垃圾無須進行過多干預，其受到外層大氣阻力后會逐漸降低速度,，最后自主墜入大氣,，燃燒殆盡。

而對處于低軌道上部且體積較小的太空垃圾來說,，楊宇光認為可以將攜帶半導體激光器的衛(wèi)星發(fā)射到太空中,，對體積較小的太空垃圾進行照射，高能量激光會將垃圾部分氣化,，蒸氣的反作用力會減小其運行速度,，從而縮短墜落時間。“假如這顆衛(wèi)星可以繞地球旋轉相當長的時間，那么只要它與太空垃圾擦肩而過,，就可以對其進行照射,。雖然一次照射的作用可能微乎其微，但若能反復多次照射,，將會產(chǎn)生顯著作用,。”楊宇光補充道,，并且半導體激光不依賴化學燃料,，只需要靠衛(wèi)星的太陽能電池板提供電力便可長久發(fā)揮作用。而對于體積較大的太空垃圾,，由于其本身數(shù)量較少,，因此派出航天器對其進行捕捉清除或許是可行的方案之一。

但捕獲之后如何處理,？楊宇光認為,，將其直接“扔”回大氣層內(nèi)并不可取，“那同樣需要消耗大量能量,，也是不劃算的,。”他指出,，可以在捕獲后給其加裝離軌帆,，幫助其快速脫離軌道，墜入大氣層,。離軌帆是一種配置在衛(wèi)星等航天器上,，可在太空中實現(xiàn)自主展開的薄膜結構。其質量非常輕,，但薄膜帆面展開后像一個“大風箏”,，可以大大增加航天器的氣動阻力，從而使其慢慢減速,，逐漸脫離原軌道,。楊宇光表示，雖然目前有多種清理太空垃圾的手段方法被提出,，但都面臨成本較高的問題,，這一方面需要世界各國繼續(xù)在技術上進行探索，另一方面各國也應攜手建立更加合理有效的外層空間管理機制,，合力應對太空垃圾問題,。