2月11日，在距地球約800千米高度的太空軌道上，美國(guó)商用通信衛(wèi)星“銥-33”與俄羅斯廢棄的軍用衛(wèi)星“宇宙-2251”相撞，這是人類航天史上首次發(fā)生的在軌衛(wèi)星相撞事件。兩顆衛(wèi)星相撞爆炸產(chǎn)生了大量的空間碎片。極有可能對(duì)其它在軌衛(wèi)星造成危險(xiǎn)。從而使早已存在的太空垃圾威脅航天器安全問(wèn)題，再次成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

　　太空垃圾地球造

　　自1957年10月前蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星算起，全球共進(jìn)行了5700多次發(fā)射，先后將數(shù)萬(wàn)噸人造物體送入太空，人類在享受利用太空所帶來(lái)的種種便利的同時(shí)，也將地球的近地空間變成一個(gè)巨大的垃圾場(chǎng)，從廢棄的運(yùn)載火箭部件、衛(wèi)星的碎片到宇航員遺失的工具等，應(yīng)有盡有，其總重量估計(jì)已經(jīng)超過(guò)了3000噸，而且目前正以每年2%~5%的速度增加。

　　太空垃圾最大來(lái)源是滯留在軌道上的火箭殘骸，這類殘骸占太空垃圾總數(shù)的99%以上。在把衛(wèi)星送入軌道的過(guò)程中，運(yùn)載火箭的箭體會(huì)分級(jí)脫離，第一、二級(jí)會(huì)在地球重力的作用下很快返回地面，而第三級(jí)在把航天器送入預(yù)定軌道后，則可能與分離時(shí)產(chǎn)生的諸如爆破螺栓、彈射彈簧等小物品一起長(zhǎng)久地漂浮在太空。

　　火箭箭體的殘骸形體較大，監(jiān)測(cè)相對(duì)容易，因而可以防患于未然。但問(wèn)題在于，它們自身也有可能在太空中相撞、爆裂或解體，生產(chǎn)出上百萬(wàn)的碎片“后代”，造成更大麻煩。因此，人類對(duì)它們的監(jiān)測(cè)一刻也沒(méi)有放松。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從2001年6起，研究人員已經(jīng)觀測(cè)到500多次的相撞、爆裂事件。在歷史上的太空相撞事件中，“犯罪記錄”最突出的是“阿麗亞娜”火箭殘骸。1986年，“阿麗亞娜”火箭進(jìn)入軌道之后不久便發(fā)生爆炸，釋放出564塊10厘米大小的殘骸和2300塊小碎片。后來(lái)這些殘骸和小碎片在繞地球軌道飛行的過(guò)程中，先后導(dǎo)致兩顆日本通信衛(wèi)星和一顆法國(guó)衛(wèi)星“命喪黃泉”。

　　廢棄的航天器也是太空垃圾的重要來(lái)源之一。人類已將大約6000余顆航天器送入太空，而目前仍正常工作的只有800余顆。雖然大部分航天器會(huì)在大氣阻力的作用下，墜入大氣層而燒毀。然而，軌道較高的航天器在達(dá)到工作壽命后，便失去控制，在太空中漫無(wú)目的四處游蕩，此次衛(wèi)星相撞的主要原因就是由俄羅斯廢棄長(zhǎng)達(dá)10多年的衛(wèi)星造成的。這些廢棄的航天器還可能因相撞、結(jié)構(gòu)老化、燃料箱破裂等原因而發(fā)生爆炸、解體，從而產(chǎn)生更多的碎片。航天器產(chǎn)生太空垃圾也可能是人為采取的行動(dòng)造成的，例如美國(guó)和蘇聯(lián)在20世紀(jì)70、80年代進(jìn)行了10多次太空武器實(shí)驗(yàn)，摧毀了數(shù)十顆靶星，產(chǎn)生了大量的太空垃圾。

　　此外，宇航員在太空工作時(shí)，也會(huì)拋棄或不小心丟失一些東西而產(chǎn)生太空垃圾。1965年，“雙子星座4號(hào)”飛船的宇航員埃德·懷特進(jìn)行太空行走時(shí)，就丟失了一只手套。目前，宇航員已被禁止在太空中拋棄固體物品。

　　高速運(yùn)行威脅多

　　越來(lái)越多的太空垃圾混雜在近地空間軌道上，這些最高速度可達(dá)每秒近8千米飛行的物體，成為威脅航天器安全的最大殺手。為了研究方便，科學(xué)家一般把太空垃圾按直徑分為3類：10厘米以上的、1到10厘米之間的以及0.1到1厘米之間的。在地球近軌道上直徑大于10厘米及高空(離地球超過(guò)2000千米)軌道上直徑大于1米的太空垃圾一般可以通過(guò)儀器監(jiān)測(cè)到，可以采取一定的措施進(jìn)行預(yù)防。直徑介于1到10厘米之間的垃圾，儀器跟蹤不到，它們完全像可能隨時(shí)出現(xiàn)的“幽靈”，如果航天器碰巧與它相撞，結(jié)果將是“災(zāi)難性”的。而直徑小于1厘米的太空垃圾則被歸到“危險(xiǎn)”等級(jí)，小一點(diǎn)可造成航天器表面坑坑洼洼、傷痕累累，嚴(yán)重的可造成內(nèi)部敏感元件的感應(yīng)放電，大一點(diǎn)可引起航天器的結(jié)構(gòu)性損壞，損壞的程度與碰撞的位置、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特性以及所采用的保護(hù)措施等有一定的關(guān)系。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)算，目前太空軌道上每個(gè)航天器發(fā)生災(zāi)難性的碰撞事件的概率為3.7%，而發(fā)生非災(zāi)難性撞擊事件的可能性高達(dá)20%。

　　為了研究太空垃圾的破壞性，美國(guó)宇航局曾發(fā)射并回收了一種名為“長(zhǎng)期暴露器件”的衛(wèi)星，見(jiàn)證了與高速(速度大于每秒3千米)運(yùn)行的太空垃圾碰撞的慘烈場(chǎng)面，在這顆衛(wèi)星僅151平方米的表面，覆蓋著大大小小肉眼可見(jiàn)的3萬(wàn)多個(gè)凹坑，其中直徑超過(guò)0.5毫米的達(dá)5000多個(gè)。

　　徹底消除難度大

　　由于存在大氣阻力，太空垃圾大多都會(huì)在軌道上運(yùn)行一段時(shí)間后返回地球，并在大氣里燃燒。但大氣密度隨著高度增加而呈指數(shù)降低，在距地球1000千米以上，大氣阻力就幾乎無(wú)能為力了，太空垃圾可以在這里存在上百年，甚至上萬(wàn)年。

　　太空垃圾不能自然返回或自行銷毀，怎樣才能減少它們的威脅呢？在《歐洲太空垃圾安全和減緩標(biāo)準(zhǔn)》中提出兩種方法：一種是改進(jìn)航天器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)；另一種是減少航天器發(fā)生碰撞的概率。

　　第一種方法聽(tīng)起來(lái)不錯(cuò)，可在實(shí)際操作上不太可行。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這需要更好的太空監(jiān)測(cè)和防護(hù)系統(tǒng)，然而隨著軌道中的航天器增多，像“穿防彈衣”等防護(hù)措施必將使航天器重量增加，結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，從而使其成本大大提高。

　　第二種方法或許比較好。比如根據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)太空垃圾的跟蹤，可以通過(guò)航天器的機(jī)動(dòng)來(lái)規(guī)避與太空垃圾的碰撞的概率。1999年10月，為了避開(kāi)一塊太空垃圾的碰撞，美國(guó)宇航局地面飛行控制人員設(shè)法將正在組建中的國(guó)際空間站軌道提升了約1.6千米。

　　然而，消除太空垃圾的根治之法是清掃已經(jīng)存在的太空垃圾。目前，已有多個(gè)國(guó)家正在研究清掃技術(shù)。如英國(guó)薩里衛(wèi)星技術(shù)公司曾宣稱，研制一種微型衛(wèi)星，重量?jī)H為60多公斤，星上攜帶微型GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、推進(jìn)裝置、角度控制裝置等。其工作原理是，利用地面的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)太空垃圾進(jìn)行連續(xù)跟蹤，衛(wèi)星靠近太空垃圾后，利用星載攝像機(jī)向其靠近，最終利用機(jī)械臂把太空垃圾“抓住”，當(dāng)達(dá)到一定數(shù)量時(shí)放慢速度，與太空垃圾一同墜入地球大氣層燒毀。

　　減少太空垃圾的產(chǎn)生是另一種有效的預(yù)防措施。目前各國(guó)在研制新一代運(yùn)載火箭與航天器時(shí)，也開(kāi)始考慮到了這一問(wèn)題。如對(duì)已完成任務(wù)的火箭，采取未燃盡推進(jìn)劑或?qū)⒏邏簹怏w排空，避免末級(jí)火箭爆炸，或通過(guò)剩余的燃料采取轉(zhuǎn)移軌道措施，使其返回大氣層燒毀；對(duì)已達(dá)到預(yù)定壽命的衛(wèi)星，讓其獲得逃逸速度，轉(zhuǎn)移遠(yuǎn)離近地空間或?qū)θ祟惡教旎顒?dòng)無(wú)影響的“無(wú)用軌道”等。

　　恩格斯曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“我們不要過(guò)分陶醉于我們?nèi)祟悓?duì)自然界的勝利。對(duì)于每一次這樣的勝利，自然界都對(duì)我們進(jìn)行報(bào)復(fù)。”人類經(jīng)過(guò)數(shù)千年的努力才實(shí)現(xiàn)了進(jìn)入太空的夢(mèng)想，卻又要被自己所制造的太空垃圾所包圍，如果我們不重視太空垃圾問(wèn)題，對(duì)太空的利用將永遠(yuǎn)成為人類一個(gè)遙不可及的夢(mèng)想。 (柴曉東　王華勝　周新紅）