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编译：甘林
校译：遠山真理
审阅：牧夫天文校对组
编排：张一帆
后台：李子琦
https://sorae.info/space/20240715-zero-debris-satellite.html
退役的人工卫星或发射时使用的火箭部件等“太空垃圾（Space Debris）”的数量正在逐年增加，地球轨道上的人工卫星和空间站与这些太空垃圾碰撞的风险也在上升。
因此，为了应对这个问题，太空垃圾清除技术在近年备受关注。适当处理结束任务的人工卫星或空间站，是遏制太空垃圾增加的有效方法。2024年6月25日，欧洲航天局（ESA）与这三家总部设在欧洲的航天开发企业，空客国防航天公司、OHB公司、泰雷兹阿莱尼亚航天公司签订了合同，旨在开发符合《零垃圾宪章》（Zero Debris Charter）的地球低轨道（LEO）卫星平台。
▲地球轨道上残留的太空垃圾移动示意图（图片来源：ESA）
太空垃圾约有1亿3000万个
根据欧洲航天局（ESA）的数据，截至2024年6月18日，太空垃圾的估计数量如下：大于10厘米的约有40500个，1厘米~10厘米的约有110万个，1毫米~1厘米的约有1亿3000万个。此外，自1961年开始记录以来，已经发生了超过560起在轨道上的破碎事件。其中与碰撞相关的事件仅有7起，大多数是由于航天器和火箭体爆炸引起的。劣化的卫星或火箭体的油箱和燃料管中的残留燃料，随着时间的推移可能会泄漏或混合，从而引发自燃并导致爆炸。
▲宇宙空间内人工造物（artificial objects）数量的变化及其构成。随着发射到太空的卫星数量的增加，太空垃圾（Debris）也呈逐年增加的趋势（图片来源：ESA）
ESA鉴于这些太空垃圾与卫星或空间站碰撞的风险，于2023年6月22日发布了旨在解决太空垃圾问题的《零垃圾宪章》（Zero Debris Charter）。《零垃圾宪章》旨在2030年前大幅减少太空垃圾，同时力求实现“碎片零增加”（debris-neutral），即遏制新的太空垃圾产生。比如在任务结束或失败时，迅速将残留的卫星从轨道上移除。作为这一计划的一部分，ESA还致力于开发不产生太空垃圾的卫星。
ESA构想的不产生太空垃圾的卫星蓝图
ESA构想的“不产生太空垃圾的卫星蓝图”包括开发由推进系统、电源系统、导航控制系统等组成的“卫星平台”（satellite bus）。根据ESA在2023年10月公布的《ESA太空垃圾减缓要求》（Space Debris Mitigation Requirements），为避免与地球轨道上的太空垃圾发生碰撞，要求对不再需要的卫星进行“钝化”（passivation，即排空卫星燃料）或通过脱轨来废弃。此外，从卫星的运行期间到废弃阶段，需要持续监控其健康状况，确保脱轨或钝化操作不会失败。在必要情况下，可以通过太空垃圾清除服务迅速移除卫星。
以零垃圾宪章为宗旨的卫星平台开发已经在欧洲的航天开发公司中开始。例如，泰雷兹阿莱尼亚航天公司已在其“MILA（多任务平台）”生产线中建立了一个旨在极大降低太空垃圾排放风险的卫星平台制造系统。该公司计划以此系统为基础，开发能够在大气层重返时安全燃烧的卫星平台，以符合零垃圾宪章的要求。
印度也在致力于实现不产生太空垃圾的航天任务
不产生太空垃圾的卫星开发不仅仅是ESA主导的项目。印度在2024年4月公布了“无太空垃圾航天任务”（Debris-Free Space Missions: DFSM），计划通过脱轨等措施来实现无太空垃圾的航天任务。通过与其他国家的航天机构合作，旨在到2030年实现这一目标。
责任编辑：甘林
牧夫新媒体编辑部
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太空垃圾分布图（图源：NASA）
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