太空垃圾的個(gè)頭雖小，但卻帶來大麻煩。2014年，國際空間站不得不3次變軌，以避免遭到太空碎片，也就是太空垃圾的撞擊。除了空間站外，太空垃圾也對軌道中造價(jià)昂貴并且對我們至關(guān)重要的衛(wèi)星構(gòu)成威脅。太空垃圾的問題究竟有多嚴(yán)重？我們又當(dāng)采取何種措施應(yīng)對這種威脅？
自進(jìn)入太空時(shí)代以來，人類已進(jìn)行了5000多次發(fā)射，致使 地球軌道越發(fā)擁擠 軌道越發(fā)擁擠
軌道越發(fā)擁擠
在應(yīng)對和解決全球健康、饑餓、貧困、教育、能源安全、氣候變化等問題以及降低災(zāi)難風(fēng)險(xiǎn)方面，越發(fā)成熟的太空基礎(chǔ)設(shè)施做出了很大貢獻(xiàn)。不幸的是，由于我們對衛(wèi)星的依賴度不斷提高以及長久以來認(rèn)為“太空非常巨大”，太空環(huán)境不斷惡化。自太空時(shí)代開始以來，人類已經(jīng)進(jìn)行了5000多次發(fā)射，大量地球觀測衛(wèi)星、通訊衛(wèi)星以及其他衛(wèi)星被送入太空，致使“太空交通”越發(fā)擁擠。
現(xiàn)在，美國太空監(jiān)測網(wǎng)正對數(shù)萬塊個(gè)頭超過網(wǎng)球的太空垃圾進(jìn)行追蹤。據(jù)估計(jì)，尺寸不到1厘米的太空垃圾數(shù)量達(dá)到1億。由于時(shí)速可達(dá)到驚人的1.7萬英里（約合每小時(shí)2.7萬公里），每一塊這么大的太空垃圾都足以破壞甚至摧毀我們依賴的衛(wèi)星。
美國建造了一個(gè)傳感器網(wǎng)路，包括座落于夏威夷的3.67米口徑望遠(yuǎn)鏡（如圖），用于追蹤衛(wèi)星和太空碎片
可怕紅色會(huì)合太空垃圾問題造成的最明顯“癥狀”恐怕就是國際空間站經(jīng)常進(jìn)行碰撞避免機(jī)動(dòng)。隨著太空垃圾的不斷增多，空間站進(jìn)行防撞機(jī)動(dòng)的頻率越發(fā)頻繁。一旦探測到太空垃圾的時(shí)間過晚，無法通過機(jī)動(dòng)進(jìn)行避讓，空間站便會(huì)拉響警報(bào)，提醒宇航員采取緊急措施?？臻g站上的系統(tǒng)為宇航員提供至關(guān)重要的生命支持，但同時(shí)也非常脆弱，在碎片撞擊面前顯得不堪一擊——真空中的加壓艙被撞破之后就像氣球一樣。
所謂的“紅色會(huì)合”是指一塊太空碎片與空間站之間的距離近到對其構(gòu)成威脅的程度。最近的一次紅色會(huì)合發(fā)生在今年的7月17日，威脅者是一顆俄羅斯衛(wèi)星的碎片。這一次的紅色會(huì)合再一次說明太空垃圾威脅不斷升級(jí)。通過好萊塢大片《地心引力》，觀眾身臨其境地感受到空間站上的宇航員聽到“紅色會(huì)合”警報(bào)時(shí)內(nèi)心的焦慮。
在空間站所處的高度，太空垃圾的數(shù)量較少。在更高的高度，太空垃圾的數(shù)量也隨之增多，在這些高度運(yùn)轉(zhuǎn)的只有衛(wèi)星。在幫助我們了解地球方面，這些衛(wèi)星發(fā)揮著不可估量的作用。隨著數(shù)量的不斷增多，太空垃圾實(shí)現(xiàn)“自維持”的幾率也不斷提高。所謂的“自維持”是指因相互碰撞新增的太空垃圾數(shù)量超過因大氣阻力導(dǎo)致的自然衰減而消失的垃圾數(shù)量。2009年2月，2顆較小的衛(wèi)星在西伯利亞上空“撞車”，產(chǎn)生大約2000塊可被追蹤的新碎片。這些碎片中，很多仍逗留在軌道并且經(jīng)常在其他衛(wèi)星附近穿過。
由于探測到一塊太空垃圾的時(shí)間太晚，已來不及進(jìn)行防撞機(jī)動(dòng)，國際空間站上的宇航員被迫躲進(jìn)“聯(lián)盟”號(hào)飛船
數(shù)說太空垃圾尺寸1到10厘米的太空垃圾達(dá)到50萬塊
尺寸10厘米以上的太空垃圾超過2.1萬塊
尺寸不到1厘米的太空垃圾超過1億塊
絕大多數(shù)太空垃圾與地球表面的距離不到2000公里
距地面750到800公里之間的太空垃圾密度最大
太空垃圾的移動(dòng)速度達(dá)到每小時(shí)17500英里（約合每小時(shí)28163公里）
只有7%的太空垃圾是仍在運(yùn)轉(zhuǎn)中的衛(wèi)星
2007年，一塊太空碎片在“奮進(jìn)”號(hào)航天飛機(jī)的散熱板上撞出一個(gè)洞
凱斯勒綜合癥自維持碰撞活動(dòng)是影片《地心引力》的另一大看點(diǎn)。這種活動(dòng)被稱之為“凱斯勒綜合癥”，以美國宇航局科學(xué)家唐·凱斯勒（已退休）的名字命名。1978年，凱斯勒與同事伯頓·考爾-帕萊斯描述了這一過程。凱斯勒綜合癥真實(shí)存在，但經(jīng)常被夸大。
太空垃圾數(shù)量增長的失控以及重要衛(wèi)星的損失促使科學(xué)家尋找各種方式，消除太空垃圾。如果我們能夠掃清存在威脅的太空垃圾，我們便可緩解甚至避免凱斯勒綜合癥。然而，這并不是一項(xiàng)簡單的任務(wù)，不僅需要研發(fā)新技術(shù)，同時(shí)還需要制定新的法律以及巨大的資金支持。
在清除太空垃圾方面，歐洲航天局走在世界前列。他們正在執(zhí)行一項(xiàng)名為“脫軌”的任務(wù)，目標(biāo)是“消滅”軌道中的一顆大型歐洲衛(wèi)星。這是一項(xiàng)雄心勃勃的任務(wù)，無數(shù)新技術(shù)被研發(fā)出來并進(jìn)行評估，其中包括空中客車防務(wù)及航天公司的英國工程師提議的一種基于魚叉的解決方案。當(dāng)然，這絕非一項(xiàng)沒有風(fēng)險(xiǎn)的任務(wù)，然而一旦取得成功，便可讓整個(gè)世界意識(shí)到如果政治、法律和財(cái)政方面的問題得以解決，利用技術(shù)手段解決太空垃圾問題的可能性是存在的?！懊撥墶比蝿?wù)將在2016年遭遇關(guān)鍵性挑戰(zhàn)。一方面，它的系統(tǒng)需要接受評估；另一方面，歐航局部長級(jí)理事會(huì)將就是否批準(zhǔn)這項(xiàng)任務(wù)和撥款以繼續(xù)推進(jìn)這項(xiàng)任務(wù)展開討論。
2013年好萊塢大片《地心引力》劇照，由女星桑德拉·布洛克領(lǐng)銜
追蹤系統(tǒng)小到3毫米的太空垃圾可以被地面雷達(dá)探測到；
尺寸小于1毫米的太空垃圾可以通過分析返航飛船表面遭受的撞擊進(jìn)行評估——僅限于距地高度不到600公里的太空垃圾；
美國空軍太空垃圾監(jiān)視網(wǎng)當(dāng)前對2.1萬塊尺寸超過10厘米的太空垃圾進(jìn)行追蹤；
美國聯(lián)邦政府投入近10億美元研制一種新型太空垃圾追蹤裝置——“太空柵欄”雷達(dá)系統(tǒng)，能夠追蹤20萬塊尺寸更小的太空垃圾。
令航天機(jī)構(gòu)感到擔(dān)憂的是，低成本小衛(wèi)星數(shù)量的暴漲將加劇太空垃圾問題
小衛(wèi)星乃未來方向？面對不斷加劇的太空垃圾問題，一個(gè)旨在讓太空開發(fā)利用發(fā)生革命性變化的新產(chǎn)業(yè)也隨之浮出水面。這個(gè)新產(chǎn)業(yè)就是小衛(wèi)星?，F(xiàn)在，很多小公司和創(chuàng)業(yè)公司——尤其是后者——正用事實(shí)證明預(yù)算低并不一定意味著作用和影響小。以舊金山的“行星實(shí)驗(yàn)室”公司為例，這家公司利用所謂的“立方體衛(wèi)星”重新定義地球成像市場。他們的Dove衛(wèi)星尺寸不及一個(gè)公文包，但卻能拍攝用于多種用途的高分辨率地球照片。包括SpaceX和OneWeb在內(nèi)的其他公司也紛紛研制大型低成本小衛(wèi)星群。
一個(gè)超惡問題對小衛(wèi)星的無所不在可能導(dǎo)致的長期后果以及太空的快速商業(yè)化，航天機(jī)構(gòu)產(chǎn)生憂慮。尤讓他們擔(dān)心的是，在軌衛(wèi)星數(shù)量的暴漲將大幅提高防撞機(jī)動(dòng)的頻率，加劇凱斯勒綜合癥。2014年，安全世界基金會(huì)技術(shù)顧問布萊恩·維登將太空垃圾稱之為一個(gè)“超惡問題”。在他看來，解決這個(gè)問題面臨獨(dú)特挑戰(zhàn)，因?yàn)榱艚o我們的時(shí)間不斷流失，沒有一個(gè)中央權(quán)威機(jī)構(gòu)提供指導(dǎo)或者支持，試圖解決這個(gè)問題的人同時(shí)也是這個(gè)問題的制造者，解決方案可能要留給后代尋找。
解決這個(gè)“超惡問題”的關(guān)鍵性第一步是壯大為降低這一風(fēng)險(xiǎn)提供支持措施的隊(duì)伍規(guī)模。令人感到欣慰的是，無論是太空探索領(lǐng)域的老人還是新手都意識(shí)到需要采取措施降低其太空活動(dòng)的負(fù)面影響。包括“行星實(shí)驗(yàn)室”和OneWeb在內(nèi)的公司也公開承諾力求解決太空垃圾問題。不過，我們?nèi)杂写罅抗ぷ魅プ觯拍芡耆私膺@個(gè)問題，研發(fā)相關(guān)技術(shù)，消除法律和政治障礙以及提高意識(shí)。換句話說，凱斯勒綜合癥仍舊是一個(gè)長期存在的威脅。
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