兩枚'重型獵鷹'（Falcon Heavy）助推器同步完成了垂直登陸，場面令人震驚窒息。幾分鐘之后，呈現(xiàn)在世人面前的是另一幅令人難忘的景象——一輛鮮紅色的'跑車'在沿著地球軌道運行。來自太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的埃隆·馬斯克（Elon Musk）因為成功完成發(fā)射這枚阿波羅'土星5號'（Apollo's Saturn V）運載火箭之后尺寸最大的火箭而受到廣泛贊譽。但是，這輛'跑車'卻引發(fā)了爭議。
它可能是太空科學(xué)的推動者，或者是一次成功的公關(guān)營銷活動，但也可能是另一個臨時性的、可能具有危險性的太空碎片？
從宇航員的手套到廢棄的航天器和單級火箭，地球軌道上凌亂地散布著超過50萬枚彈球大小的碎片和2萬多枚板球大小的碎片。但是，碎片的危險程度并不與碎片尺寸成正比。
隨著新一輪太空競賽的開展，中國、印度等更多國家加入了探索宇宙的行列，人類將在地球軌道內(nèi)制造越來越多的漂浮殘骸。下一代太空科學(xué)家將面臨一個重大挑戰(zhàn)：如何確保未來的航天器在這不斷擴張的'垃圾地帶'中生存？
相關(guān)人員目前正在尋找方法讓全球的太空機構(gòu)能前瞻性地處理這些可能具有致命性的碎片。
美國國家航空航天局（NASA）軌道碎片首席科學(xué)家Jer Chyi Liou說道：'毫米級別的軌道碎片造成的穿透風(fēng)險最大，因為它對在近地軌道上的大都數(shù)航天器會產(chǎn)生很高的沖擊速度。'
這些微小碎片的速度超過子彈的飛行速度，最高接近3萬英里/小時（4.8萬公里/小時）。
2018年2月初，聯(lián)合國宇宙空間和平利用委員會（Committee on the Peaceful Uses of Outer Space）科學(xué)和技術(shù)分委會（Scientific and Technical Subcommittee）第55次會議在維也納召開。此次會議上，Jer Chyi Liou陳述了關(guān)于太空碎片環(huán)境及NASA運營和研究情況的最新進展。僅2017年，全球就開展了86次發(fā)射活動，在地球軌道上放置了超過400架航天器。
'地球軌道上的物質(zhì)總量超過7600噸，'Jer Chyi Liou說：'美國戰(zhàn)略指揮部（US Strategic Command）的空間監(jiān)視網(wǎng)（Space Surveillance Network, SSN）正在跟蹤約2.3萬個大型物體。此外，有數(shù)以千萬計或更多的碎片由于尺寸太小，SSN無法跟蹤，但這些碎片的尺寸仍足以威脅人類航天活動和機器人飛行任務(wù)的實施。'
此外，太空還存在被稱為'凱斯勒癥候群'（Kessler Syndrome）或'凱斯勒效應(yīng)'（Kessler Effect）的風(fēng)險，即一個碎片碎裂并撞擊另一個碎片，引發(fā)一連串撞擊，最終污染衛(wèi)星的整個軌道。從遠(yuǎn)程通信到災(zāi)難監(jiān)控，太空已成為人類日常生活的一部分，任何衛(wèi)星的丟失都是一個嚴(yán)重的問題。
2009年美國'銥33'通信衛(wèi)星與俄羅斯報廢的'宇宙2251'衛(wèi)星發(fā)生了碰撞。去年，美國國家航空航天局利用無人駕駛航天器實施了21次防碰撞演習(xí)，其中，兩次演習(xí)的目的是躲避'銥33'和'宇宙2251'碰撞所產(chǎn)生的零部件。
避免潛在碰撞的一個方法是改變物體軌道令物體'讓路'。但是，由于碎片數(shù)量巨大，需采取所有必要的手段開展持續(xù)的觀察和預(yù)測活動。
'美國國家航空航天局將雷達(dá)、望遠(yuǎn)鏡與現(xiàn)場測量相結(jié)合，對尺寸小至亞毫米級別的物體進行監(jiān)控（但不是跟蹤），'Jer Chyi Liou說道。
國際空間站上的美國國家航空航天局太空碎片感應(yīng)器（Space Debris Sensor）圍繞地球軌道運行。該感應(yīng)器尺寸為1立方米，厚度約20厘米，外形有點像工具箱，于2017年12月連接至國際空間站歐洲'哥倫布'實驗艙的外部。它將在至少兩年的時間內(nèi)開展毫米級碎片探測活動，提供關(guān)于對它產(chǎn)生撞擊的所有物質(zhì)的信息——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(chǎn)生的太空碎片。
近地軌道內(nèi)所有已知的碎片中，約1/3是美國制造的。因此，美國國家航空航天局并非唯一研究太空碎片問題的機構(gòu)。國際上的研究活動影響每一個在外太空開展活動的國家。俄羅斯的太空機構(gòu)已簽署一份在巴西安裝新的碎片追蹤望遠(yuǎn)鏡的協(xié)議。
旨在監(jiān)控太空碎片并向衛(wèi)星運營機構(gòu)出售數(shù)據(jù)的私人計劃同樣擁有一定的市場。此類計劃包括美國的'ExoAnalytic Solutions'和英國的'Space Insight'，后者在塞浦路斯運行一套地面感應(yīng)器系統(tǒng)。在西班牙，'Deimos Sky Survey'利用一個望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)追蹤小行星、太空碎片等近地物體，并曾識別出埃隆·馬斯克的'跑車'。
但是防碰撞措施并不能處理所有碎片。四月，首個'歐洲主動清除碎片'（European Active Debris Removal）任務(wù)將由太空探索技術(shù)公司的'獵鷹9號'運載火箭發(fā)射升空。該任務(wù)旨在為國際空間站提供補給。名為'REMOVEdebris'的衛(wèi)星包含兩個立方體衛(wèi)星，通過釋放仿真的太空碎片驗證收回碎片的若干種方法。
此次任務(wù)的協(xié)調(diào)機構(gòu)英國薩里太空中心（Surrey Space Centre）主任古列爾莫·阿格列提（Guglielmo Aglietti）表示，此次任務(wù)將測試四項關(guān)鍵技術(shù)。這四項技術(shù)包括視覺導(dǎo)航系統(tǒng)、用于捕捉碎片的網(wǎng)子和叉子及用于減慢碎片速度、令其墜入地球大氣中的脫離軌道裝置。
在太空中設(shè)置一套叉子聽起來匪夷所思，但它可以滿足捕捉較大尺寸碎片的所有需求。驗證工作所采用的叉子由空中客車防務(wù)與空間公司在英國制造，尺寸與鋼筆相仿。
離叉子1.5m處的吊桿上將布置一個10平方厘米大小的試驗板。之后，用繩系住的叉子將從航天器中射出，刺穿并收回試驗板。網(wǎng)子用于包圍并控制碎片，其原理也很簡單。
實驗用的脫離軌道裝置是一個塑料膜。它的測試必須在其他幾項測試完成后進行。'這是此次任務(wù)的最后一個階段，'阿格列提說：'在平臺和它所捕捉的碎片一起脫離軌道之后啟動。'
如果REMOVEdebris獲得成功，歐洲后續(xù)將啟動更多的任務(wù)。'我們已經(jīng)證實，利用相對低成本的技術(shù)可以清除太空碎片，'阿格列提說：'因此，我們希望商業(yè)機構(gòu)后續(xù)可以跟進，致力于清除威脅性最大的碎片。'
在受控制的仿真碎片上對各項技術(shù)進行測試是任務(wù)推進的一個重要步驟。下一階段的工作是在不受控制的碎片上實施各項技術(shù)。這項工作更為復(fù)雜。歐洲航天局正在向其成員國建議在2019年底啟動一項名為'e.deorbit'的任務(wù)。
'e.deorbit將證實，我們可以將不受控制的物體安全地從軌道中清除，'歐洲航天局負(fù)責(zé)人霍爾格·克拉格（Holger Krag）說：'我們選擇的物體可能是歐洲航天局報廢的、不再響應(yīng)任何地面指令的衛(wèi)星。這是我們首次將該項技術(shù)應(yīng)用于真實的目標(biāo)衛(wèi)星。'
開展碎片清除工作的航天器將安裝感應(yīng)器組件，目的是安全地接近衛(wèi)星。這不是一件容易的事情?？死癖硎荆?接近國際空間站等受控制的物體與其對接是一項挑戰(zhàn)，'德國達(dá)姆施塔特市（Darmstadt）的歐洲太空控制中心（European Space Operations Centre）是克拉格工作的地方。
不受控制的衛(wèi)星可能以歪斜或旋轉(zhuǎn)的姿態(tài)運行。'如果它是歪斜的，你必須和它保持同步，以便通過某種方法捕捉它。你可以使用機械臂、網(wǎng)子或叉子。捕捉之后的步驟是是采用某種策略讓它降落。'
歐洲航天局也曾遭遇意外。2016年8月，一個厘米級的顆粒撞擊歐洲航天局'哨兵1A'衛(wèi)星上的太陽能電池板，導(dǎo)致動力略有下降，并使該衛(wèi)星的軌道和方向出現(xiàn)了輕微的變化。
'我們很重視太空碎片問題，因為我們正在達(dá)姆施塔特運行著由20個衛(wèi)星組成的衛(wèi)星編隊，'克拉格說道：'其中有10個正在污染非常嚴(yán)重的太空區(qū)域飛行。我們必須定期實施防碰撞策略。'
關(guān)于太空碎片問題的規(guī)模，克拉格的看法頗為務(wù)實。他說：'我們可以限制但不能完全避免碰撞風(fēng)險。我們只能盡力而為。'
聯(lián)系客服
