太空碎片垃圾成灾 盘点几种潜在的清理方案

太空垃圾日积月累，近地轨道上拥堵状况严重，10年前已有科学家疾呼接近极限，安全隐患触目惊心。

清理太空垃圾的努力过去几十年来一直没有间断，但普遍认为这方面仍面临重大的技术和经济挑战。航空航天大国之间围绕谁制造更多太空垃圾的争执还在继续，而相关的国际共识或法规有待制定。

于此同时，有分析指出，到2035年太空碎片监控和追踪市场将达到一亿英镑规模。

英国太空署（UKSA）刚刚宣布拨款100万英镑，用于资助太空垃圾追踪科技创新，称这一领域（SST）已经发展到需要创新思维的阶段，鼓励私营部门和科技新创企业参与研发。

太空垃圾触目惊心

太空垃圾泛滥成灾

太空垃圾主要指废弃的卫星残骸和其他没有彻底焚烧的金属碎片。

据估计，目前有大约90万片大小介于指甲盖到保龄球的太空碎片，在近地轨道以接近3万公里的时速运行。

它们对卫星、火箭、空间站构成极大威胁，平均每年有一颗卫星被太空碎片击毁。

太空垃圾的主要來源國数据

2019年10月火箭殘骸和碎片數量

1，俄罗斯：5099

2，美国：4815

3，中国：3720

4，法国：507

5，印度：163

6，日本：115

这种威胁随着人类太空活动的增多而与日俱增。除了已经在天上的几千颗商用、军用和科研卫星，今后几年还有数千枚将陆续升空。

美国宇航局（NASA）数据显示，目前地球轨道上的人造物质总量超过7600吨；美国空间监视网（SSN）正在跟踪2万多件体积较大的残骸碎片。

太空碎片相撞并引发连串撞击，导致卫星运行轨道整体污染，即“凯斯勒效应”，也是一大威胁。

2007年，太空碎片数量激增，因为中国在一次反卫星装置试验中有意击毁了“风云-1C”气象卫星。两年之后，美国“铱33”通信卫星与俄罗斯报废的“宇宙2251”卫星发生碰撞。这两次事件都在很长一段时间内产生持续性的后果。

美国国家航空航天局在实验室以最高1700英里/小时的速度射出碎片，对试验板进行测试

追踪监测

追踪太空碎片的传统方式包括雷达和光学仪器。

美国空军的“太空篱笆”项目就是使用雷达来跟踪大约20万件太空垃圾。

2014年8月，美国军工巨头洛克希德-马丁公司和澳大利亚光电技术公司EOS签约，合作追踪太空碎片，用关穴和激光技术搜寻、跟踪并识别太空残骸，合作内容包括在澳大利亚新建追踪站。

2017年12月，国际空间站实验舱外连接了一个工具箱大小的碎片感应器，随空间站围地球轨道运行，探测毫米级碎片，以及碎片撞击所有物质的数据，辨别撞击物是太空陨石还是人造垃圾。

另一个太空大国俄罗斯，与巴西签署设置新的太空碎片追踪望远镜协议。

除了政府层面的项目，私营部门也越来越多参与太空垃圾检测追踪，包括设立或运营地面感应器系统和太空望远镜网络，并向卫星运营机构出售相关数据。

清除垃圾

掌握碎片行踪后就可以通过改变碎片的运行轨迹来避免撞击，但碎片数量巨大，防范难度较高，且难以对付所有的碎片垃圾。

多个国家和一些私人公司正在测试多种移除太空垃圾的方法，其中包括发射捕捉太空垃圾的“鱼叉”捕捉器、磁铁和大网等。

欧洲2018年6月发射卫星，测试太空垃圾清理回收的可能性。测试的关键技术包括：视觉导航系统、捕捉碎片的网和叉、迫使碎片减速后脱离轨道坠入大气层的装置。

这项称为REMOVEdebris任务的协调机构是位于英国南部的萨里太空中心。

“太空鱼叉”可以击碎较大的太空垃圾，尺寸与钢笔相仿。击碎的垃圾通过垃圾搜集网和脱轨装置进入大气层自行焚毁。

如果REMOVEdebris装置获得成功，欧洲后续将启动更多的任务，也希望商业机构后续跟进参与。

欧洲航天局选择报废的卫星测试通过e.deorbit航天器将不受地面控制的物体安全地清除出绕地运行轨道。

航天器上安装了感应器，以便安全接近卫星，与国际空间站等受控制的物体对接。

清除残骸 实验卫星项目由英国萨里太空中心协调

2012年 2月，瑞士科学家启动清理太空垃圾卫星计划，“清洁太空一号”(CleanSpace One )卫星的任务是在环绕地球运行的过程中收集轨道上的太空垃圾，然后携带垃圾返回地球，而返程中这些垃圾会在大气层焚毁。

2016年，日本发射“鹳”号货运飞船，为国际空间站运送给养的同时，测试清除太空垃圾技术。

飞船在太空飞行途中释放出一条金属导索，使其吸附到太空垃圾的表面，通过金属导索向其放电，利用物体在磁场中通电后会发生运动的原理，让其减速。在低于围绕地球旋转所需的速度后，坠入大气层，与大气层摩擦烧毁。

欧洲航天局计划在2025年发起首次清除地球轨道碎片垃圾的太空任务。

英国太空署希望英国企业积极参与太空垃圾追踪市场，目的是吸引更多卫星运营商到英国落户。