星際“大掃除”：太空垃圾清理攻略

三年前，國際空間站的航天員丟棄了一塊重達兩噸、裝載著廢舊電池的托盤，未曾想，這塊托盤中的一部分在太空中漂流了三年后，竟重返地球，砸穿了一棟兩層的樓房。太空垃圾引發(fā)的威脅也并非個例，國際空間站就曾因為一塊太空垃圾靠近而采取緊急機動規(guī)避措施，這一緊急行動直接打斷了航天員原定的太空行走計劃，影響了空間站的后期部署。這些具有大規(guī)模殺傷力的太空垃圾又是從何而來呢？

星際遺落的寶藏？揭秘太空垃圾的起源

1957年10月4日，蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星——斯普特尼克1號。在這個歷史性的時刻，還誕生了另一項世界紀錄：在將衛(wèi)星成功送入太空后，其運載火箭脫離了軌道，成為了史上第一塊太空垃圾。在之后的幾十年里，隨著科技的不斷進步和太空探索的深入，各種衛(wèi)星、載人飛船、無人探測器等航天器被頻繁送入太空。這些航天器的發(fā)射過程，以及它們在太空中的運行、維護直至最終報廢，都不可避免地產(chǎn)生了大量的太空碎片。這些碎片包括未能完全燃燒或分離的火箭部件、完成任務后被遺棄的衛(wèi)星主體、太陽能電池板碎片、甚至是執(zhí)行任務過程中脫落的螺絲釘?shù)任⑿∥锛?/p>

更為復雜的是，太空并非一片寂靜的真空。盡管其物質密度極低，但仍存在著大量的微小天體，如流星體、小行星碎片等。這些天體在地球軌道附近高速運動，偶爾會與在軌的航天器發(fā)生碰撞。一旦碰撞發(fā)生，不僅會損壞航天器本身，還會產(chǎn)生更多的碎片，這些新增的碎片又會成為潛在的危險源，增加未來碰撞的風險。

太空垃圾

宇宙威脅：太空垃圾的危害

隨著人類航天活動的日益頻繁和空間碎片的持續(xù)累積，太空這片曾經(jīng)被視為無限遼闊的領域，正悄然變得日益“擁擠”。航天器穿梭其間，不僅要面對復雜的太空環(huán)境，還不得不警惕那些太空垃圾。這些太空垃圾如果與正在正常運行的衛(wèi)星或飛船發(fā)生碰撞，很有可能造成它們的損毀，若是遇到載人飛船，還會威脅到航天員們的生命造成嚴重后果。當前，低地軌道（LEO）區(qū)域充斥著大量的空間碎片，數(shù)量達到數(shù)百萬個，這些碎片的運動速度極快，能達到每小時29000公里，大約是子彈速度的七倍，鑒于此，即便是微小的空間碎片也具備足夠的動能穿透航天員的太空服，或對衛(wèi)星的太陽能電池板以及電子組件造成破壞。

雖然根據(jù)歐洲航天局（ESA）提供的數(shù)據(jù)，在地球上生活的人類被太空垃圾致傷的風險不到一千億分之一，概率遠低于贏得大型彩票頭獎的幾率，但太空垃圾可能產(chǎn)生的危害仍然值得關注。

太空垃圾與航天器相撞

太空清潔行動：如何拯救我們的星際家園

對于太空垃圾現(xiàn)在一共有四種方法：規(guī)避、預防、防護和清理。

規(guī)避是利用高科技的軌道監(jiān)測技術，提前知道太空垃圾的位置，讓我們的航天器繞道而行，盡量避免撞上他們。預防是為衛(wèi)星設置壽命末期離軌措施，在衛(wèi)星進入壽命末期時，衛(wèi)星的姿態(tài)軌道發(fā)動機就會啟動，將衛(wèi)星主動降低軌道，使它更快地進入大氣層，這樣就可以減少太空垃圾的產(chǎn)生。對于那些在地球同步軌道上的衛(wèi)星，可以把他們送到“墓地”軌道，同樣也可以起到減少常用軌道上太空垃圾的效果。防護就是通過給航天器穿上鋁板、高強度復合材料等“防彈衣”，來抵擋太空垃圾的撞擊。清理就是將垃圾拉到大氣層，讓它們被燒毀，或者將太空垃圾的軌道抬高到不常用的軌道高度上。

將太空垃圾拖到大氣層燒毀或拖到“墓地軌道”

2016年6月25日，中國的“長征七號”火箭首飛成功，將7個載荷成功送入太空，其中一個就是“遨龍一號”空間碎片主動清理飛行器。它就像是一個太空清潔工，運用自己身上的機械手臂抓取周圍的太空垃圾，來達到清理的目的。

激光技術是目前被廣泛應用于各個領域的先進技術。在清理太空垃圾的時候，激光可以像魔法棒一樣，輕輕地推一下太空垃圾，改變它們飛行的路線，讓它們不會撞到重要的太空設備。也可以用激光對準太空垃圾，讓激光的熱量把垃圾燒掉或者熔化。但是，使用激光清理太空垃圾也有一些難題，比如要非常精準地控制激光的方向和強度，還要小心激光可能被太空垃圾反彈回來。

激光清理太空垃圾

除了激光技術，還用一種叫做電磁防護的技術也可以清理太空垃圾。它可以利用電磁場來改變太空碎片的飛行路線。就像我們在磁鐵旁邊放個小鐵片，鐵皮會被吸過去一樣，電磁防護也是利用類似原理，只不過是在太空里，用電磁場來吸引鐵皮，改變它的方向，甚至還能把它“關”起來，送到安全的地方去。然而這種技術由于成本高、復雜度高，想要全面應用還是有很大的困難。

此外，一些科學家還從我們日常生活中的漁網(wǎng)捕魚中得到靈感，想出來一個特別的方法來清理太空中的垃圾——飛網(wǎng)捕獲。這個飛網(wǎng)的特別之處在于它的結構很稀疏，張開后只需很少的材料就可以覆蓋很大一片空間。一個只有3千克重的飛網(wǎng)，展開后的面積將近一千平方米，這樣的設計讓飛網(wǎng)在太空中捕獲那些衛(wèi)星和大塊的空間碎片時，不需要很高的精確度。而且在使用飛網(wǎng)的過程中不會產(chǎn)生更多的碎片，提高了安全性。

太空垃圾可能會對在軌運行的衛(wèi)星和其他太空資產(chǎn)構成威脅，增加太空任務的風險，因此更應從源頭控制，提升航天技術可持續(xù)性，使用環(huán)保材料，加強監(jiān)控，及時清理失效設備。太空是全人類的共同財產(chǎn)，保護太空環(huán)境需要各個國家之間共同努力與合作。

部分信息來源于人民網(wǎng)、央視網(wǎng)、國際在線等

（科學性審核：尹銳，中國載人航天工程航天員系統(tǒng)副總指揮）