地球已被太空垃圾包裹怎么處理

太空垃圾就是人們探索太空的過程中產(chǎn)生的廢物，如今地球已被太空垃圾包裹怎么處理?下面是小編整理的地球已被太空垃圾包裹怎么處理，以供參考，歡迎大家收藏并分享喲!

地球已被太空垃圾包裹怎么處理?

雖然人類已經(jīng)可以對部分太空垃圾進行有效的編目管理，但對于如何批量處理太空垃圾，目前仍然缺乏直接高效的辦法。專家認為，要區(qū)分太空垃圾所處的軌道高低和體積大小，有針對性地采取不同手段進行處理。

不久前，一大塊俄羅斯太空垃圾靠近國際空間站，導(dǎo)致國際空間站不得不進行機動規(guī)避，這也導(dǎo)致了宇航員原本預(yù)定的太空行走計劃被迫中斷。而這種事件并非個例。2022年12月15日，俄羅斯“聯(lián)盟MS-22”號飛船發(fā)生泄漏事件，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)該飛船存在一個0.8毫米的洞，可能是由微隕石或小塊太空垃圾造成的。

近地軌道空間雖然廣闊，但除了衛(wèi)星以及飛行器外，其實早已遍布大大小小的太空垃圾，擁擠不堪。隨著人類航天發(fā)射活動密集進行，有可能會對航天任務(wù)造成損害的太空垃圾治理問題再次引發(fā)廣泛關(guān)注。

微小的太空垃圾碎片數(shù)量可能上億

如果能夠給地球拍個全景圖片，并將地球空間軌道上目前能夠被監(jiān)測到的空間碎片以及失效衛(wèi)星等太空垃圾全部標記出來，我們將會看到一幅非常震撼的畫面：地球已經(jīng)被密密麻麻的太空垃圾包裹。

在這些太空垃圾中，既有小到需要以毫米計算的碎片，如航天器外部因強烈的紫外線照射而脫落的油漆碎片等;也有長數(shù)米、重數(shù)噸的大型物體，如失效衛(wèi)星、太陽能電池板等。

在太空垃圾的數(shù)量分布上，存在著體積越小、數(shù)量越多的規(guī)律。由于不同機構(gòu)的統(tǒng)計方法并不一致，國際航天界對于空間軌道中存在的太空垃圾總量尚無準確定論。但大致可以確定，目前空間軌道中直徑在10厘米以上的太空垃圾不少于2萬個，直徑在1厘米以上、10厘米以下的太空垃圾則有數(shù)十萬個，直徑小于1厘米的則可能達到上億個。

數(shù)量如此龐大的太空垃圾是有人故意亂扔的嗎?答案當然是否定的。雖然國際空間站曾多次丟棄過氨罐、相機腳架等，甚至還于2021年扔出過一塊重約2.5噸的舊太陽能電池板，但這些物體在短暫繞地球旋轉(zhuǎn)后便會落入地球大氣，并在大氣中燃燒殆盡，因此并不會成為長期在軌的太空垃圾。

國際宇航聯(lián)空間運輸委員會副主席楊宇光告訴科技日報記者，事實上，除了少數(shù)因達到使用壽命或因為故障而失效的衛(wèi)星等航天器外，大多數(shù)太空垃圾，尤其是數(shù)量巨大但體積微小的碎片垃圾，主要是由失效航天器解體或太空垃圾之間碰撞造成的?！笆Ш教炱?、大碎片解體或碰撞后會形成大量小碎片，小碎片之間還可能會繼續(xù)發(fā)生碰撞，產(chǎn)生數(shù)量更多、體積更小的碎片?！睏钣罟庹f，于是在一次次解體或碰撞中，大量太空垃圾被制造出來。

除了體積和數(shù)量之間存在相關(guān)關(guān)系，太空垃圾在軌道分布上也有一定規(guī)律。楊宇光表示，軌道高度在500—1000公里的區(qū)域是太空垃圾的“重災(zāi)區(qū)”，“首先這個范圍內(nèi)過去存在著大量衛(wèi)星，互相之間發(fā)生碰撞的可能性較大。其次是這一范圍內(nèi)大氣十分稀薄，物體繞地球旋轉(zhuǎn)的速度下降緩慢，因此在短時間內(nèi)很難脫離原軌道，墜入大氣。”而在軌道高度300—400公里區(qū)域，雖然也曾發(fā)射有大量衛(wèi)星，但該區(qū)域內(nèi)大氣密度較高，太空垃圾會在相對較短的時間內(nèi)受大氣阻力影響降低高度，最后落入大氣中燒毀。

將太空垃圾登記在冊進行追蹤管理

雖然太空垃圾已經(jīng)將地球團團圍住，但楊宇光告訴記者，目前國際上已經(jīng)能夠?qū)Υ蠖鄶?shù)具有較大威脅的太空垃圾進行追蹤編目，監(jiān)測其運行軌跡，從而在航天活動中對其進行合理規(guī)避。

楊宇光介紹道，目前追蹤監(jiān)測太空垃圾的手段主要有兩種，分別為雷達觀測和光電觀測。雷達觀測的原理是地面向天上發(fā)射無線電波，空間軌道中無論是正常工作的衛(wèi)星還是太空垃圾，都會將無線電波反射回地面。地面雷達站接收到空間物體反射回的無線電波后，對其進行分析處理，便可實現(xiàn)對太空垃圾的發(fā)現(xiàn)、編目，以及對其位置、速度等運行信息的監(jiān)測。

區(qū)別于傳統(tǒng)的有源雷達，不久前，澳大利亞媒體報道了一種監(jiān)測太空垃圾的新方法，利用的卻是無源雷達。無源雷達自身不需要發(fā)射機來發(fā)射電磁波，主要依靠接收他源反射的微波能量來對目標進行探測，通常擁有更高的靈敏度。由于地球上每時每刻都在向太空中發(fā)射大量無線電波，其中一部分便會被太空垃圾反射回地面，進而被無源雷達接收到，實現(xiàn)對太空垃圾的監(jiān)測。楊宇光表示，該方法理論上或許可行，但實際應(yīng)用效果如何仍需進一步了解觀察。

除了雷達觀測，常見的監(jiān)測太空垃圾的方法還有光電觀測。該手段主要利用光電望遠鏡觀測空間軌道中的物體，主要設(shè)備有大視場空間碎片光電望遠鏡等，但通常其只能在物體反射太陽光的情況下才可實現(xiàn)觀測。楊宇光表示，不管是哪種觀測方法，目前都存在一定的局限性，尤其是對于微小太空垃圾的監(jiān)測仍有較大瓶頸。他進一步介紹道：“目前人類已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對位于較低軌道的、直徑在1厘米以上，位于較高軌道的、直徑在10厘米以上的空間物體進行追蹤。但目前都是物體越大越容易監(jiān)測，而太空垃圾則是體積越小的反而數(shù)量越多。”

成本問題制約太空垃圾治理

看得見，但不一定“摸”得著。雖然人類已經(jīng)可以對部分太空垃圾進行有效的編目管理，但對于如何批量處理這些太空垃圾，目前仍然缺乏直接高效的辦法。楊宇光表示，直接捕獲太空垃圾進行收集處理，當然是人們能夠想到的最簡單且直接的辦法，但卻也是成本最高的辦法之一?！疤绽继幵诓煌壍郎希绻拷鼈兙托枰粩嘧冘?，變軌就需要消耗推進劑，成本太高。因此這種辦法無法用于批量處理太空垃圾?！?/p>

楊宇光給出了他認為未來處理太空垃圾可能行之有效的辦法，首先要區(qū)分太空垃圾所處的軌道高低和體積大小，有針對性地采取不同手段。由于空間物體繞地球運行的軌道高度與其環(huán)繞速度有關(guān)，當其速度降低后，其所能維持的軌道高度便會降低，因此軌道高度特別低的太空垃圾無須進行過多干預(yù)，其受到外層大氣阻力后會逐漸降低速度，最后自主墜入大氣，燃燒殆盡。

而對處于低軌道上部且體積較小的太空垃圾來說，楊宇光認為可以將攜帶半導(dǎo)體激光器的衛(wèi)星發(fā)射到太空中，對體積較小的太空垃圾進行照射，高能量激光會將垃圾部分氣化，蒸氣的反作用力會減小其運行速度，從而縮短墜落時間。“假如這顆衛(wèi)星可以繞地球旋轉(zhuǎn)相當長的時間，那么只要它與太空垃圾擦肩而過，就可以對其進行照射。雖然一次照射的作用可能微乎其微，但若能反復(fù)多次照射，將會產(chǎn)生顯著作用?！睏钣罟庋a充道，并且半導(dǎo)體激光不依賴化學(xué)燃料，只需要靠衛(wèi)星的太陽能電池板提供電力便可長久發(fā)揮作用。而對于體積較大的太空垃圾，由于其本身數(shù)量較少，因此派出航天器對其進行捕捉清除或許是可行的方案之一。

但捕獲之后如何處理?楊宇光認為，將其直接“扔”回大氣層內(nèi)并不可取，“那同樣需要消耗大量能量，也是不劃算的?！彼赋?，可以在捕獲后給其加裝離軌帆，幫助其快速脫離軌道，墜入大氣層。離軌帆是一種配置在衛(wèi)星等航天器上，可在太空中實現(xiàn)自主展開的薄膜結(jié)構(gòu)。其質(zhì)量非常輕，但薄膜帆面展開后像一個“大風(fēng)箏”，可以大大增加航天器的氣動阻力，從而使其慢慢減速，逐漸脫離原軌道。楊宇光表示，雖然目前有多種清理太空垃圾的手段方法被提出，但都面臨成本較高的問題，這一方面需要世界各國繼續(xù)在技術(shù)上進行探索，另一方面各國也應(yīng)攜手建立更加合理有效的外層空間管理機制，合力應(yīng)對太空垃圾問題。

太空垃圾的危害大嗎?

太空垃圾不僅給航天事業(yè)帶來巨大隱患，而且還污染了宇宙空間，給人類帶來災(zāi)難，尤其是核動力發(fā)動機脫落，會造成放射性污染。美國和前蘇聯(lián)在空間的核反應(yīng)堆中有1噸的鈾—235及其他核分離物。

太空垃圾對航天器運行的影響主要由航天器的在軌時間、被保護的面積、軌道高度和軌道傾角等因素決定，其中前3個因素是最主要的。

太空垃圾的飛行速度約為7.8千米/秒，如果撞擊到航天器表面，輕者會留下凹坑，重者會穿透航天器造成部分系統(tǒng)功能失效，甚至?xí)a(chǎn)生災(zāi)難性的后果。太空垃圾也能威脅在艙外活動的航天員。

極小的太空垃圾由于數(shù)量多，所以可嚴重改變航天器的表面性能;稍大的太空垃圾會損壞航天器表面材料，造成撞擊坑，損傷表面器件;大的太空垃圾與航天器碰撞時，可使航天器的姿態(tài)改變，甚至改變航天器的軌道;高速撞擊的太空垃圾會使自身及被撞擊的航天器表面材料氣化為等離子體云，使航天器失效;當太空垃圾的能量足夠大時，將穿透航天器表面，打壞置于航天器內(nèi)部的控制系統(tǒng)或有效載荷，使航天器發(fā)生爆炸或打散整個結(jié)構(gòu)。

另外，當太空垃圾再入大氣層時，如果沒被燒毀，還會對地面的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成嚴重的威脅，尤其是以核能為動力的航天器隕落時后果特別嚴重。比如，在20世紀70～80年代，蘇聯(lián)核動力衛(wèi)星就曾因失控墜毀在加拿大，從而產(chǎn)生巨大恐慌。太空垃圾太多也嚴重影響空間天文觀測，碎片撞到空間望遠鏡時，會使鏡體遭到損壞。

由于沙粒大小的太空垃圾所產(chǎn)生的沖擊與每小時160千米的保齡球相當，所以直徑在幾毫米以下的小的太空垃圾也能對運營中的航天器造成損壞。這種損害分為兩類，第一類是對航天器分系統(tǒng)表面的損害，第二類是對航天器運行的影響。比如，美國航天飛機的窗戶就曾遭受太空垃圾的撞擊。

由于很小的碎片也能給“國際空間站”造成重創(chuàng)，所以“國際空間站”有一套避撞程序，當這一程序監(jiān)測到有太空飛行物接近空間站并有可能發(fā)生碰撞時，就會指示空間站啟動發(fā)動機改變運行位置，躲避碰撞。如果“國際空間站”來不及調(diào)整軌道，那么為安全起見航天員就要躲進飛船。

太空垃圾的產(chǎn)生方式

一是有意或無意爆炸產(chǎn)生的航天器殘骸。有意的爆炸，極大多數(shù)來自前蘇聯(lián)和美國太空戰(zhàn)的“預(yù)習(xí)”。其中前蘇聯(lián)就曾進行了19次衛(wèi)星攔截、爆炸試驗，給太空帶來了500～1000塊大小不等的碎塊垃圾。無意的爆炸，如1973年間，美國有7枚火箭在軌道上爆炸。1986年，歐洲發(fā)射的“阿麗亞娜”火箭剛進入軌道就發(fā)生爆炸，其碎塊中大于10厘米的就有564塊，還有2300多塊小于10厘米的。

二是宇航員漫不經(jīng)心的過失。如1982年，宇航員瓦倫丁·列勃捷夫在進行例行的太空行走時，他剛剛打開“禮炮7號”空間站的減壓艙門，由于近乎真空的太空所具有的巨大吸力，把宇航員們不慎留在減壓艙內(nèi)的一些螺栓、墊圈和一支鉛筆，都吸入太空，成為了太空垃圾。更令人遺憾的是，前蘇聯(lián)的一些宇航員還把在太空生活中產(chǎn)生的生活垃圾丟入太空。人們還發(fā)現(xiàn)，有一只被一名美國宇航員丟失的手套，竟在空中飄浮游蕩了20多年。

三是衛(wèi)星和火箭的殘骸。一些失去效用的衛(wèi)星，仍在軌道上飛行。雖然它們最終會因飛行速度減小，重返大氣層而與大氣層摩擦燒毀，但恐怕要在幾十年到幾百年以后。在近地空間里，還飄浮著許多火箭的殘余部分，如火箭被丟棄的金屬外殼、運載火箭的末級殘體、散落下來的發(fā)動機和各種銜接部件等。