隨著一個又一個航天器的升空本來十分純淨的太空已變得越來越不“乾淨”了。各種各樣的太空垃圾正威脅著航天器的安全。所謂太空垃圾就是人類在進行航天活動時遺棄在太空的各種物體和碎片它們已成了空間環境的主要汙染源。現在的太空已經是“垃圾成災”了。
“炸彈”的來源
1957年10月4日前蘇聯成功地發射了第一顆人造地球衛星揭開了人類空間探索的序幕同時也為太空送去了第一批人造垃圾。此後太空垃圾不斷增加它們就像衛星一樣按著一定的軌道環繞地球飛行形成了一條危險的垃圾帶。
迄今為止人類已經發射了至少2萬多件航天器進入地球軌道。美國太空監控網絡已監測到約9 000塊直徑10釐米以上的太空垃圾其中17%是火箭助推器遺骸31%是已經廢棄的衛星38%是撞擊留下的碎片剩下的是其他各種太空任務遺留下的。它們總重量達5 500噸而那些直徑小於10釐米的太空垃圾更是無法計算。
從數量上說固體火箭發動機的排氣在各類碎片中所佔的比例最大。即使是發動機的正常工作也能產生大量（高達10的20次方量級）微米級的氧化鋁微粒和釐米級的殘渣。儘管過去10年中固體火箭發動機在太空中的應用已呈下降趨勢但由於現代重型衛星需要使用更大（因而排氣更多）的火箭發動機所以它們每年產生的碎片總量實際上仍在增加。
危力，1釐米太空垃圾=步槍子彈
在太空中太空垃圾以每秒幾千米的速度飛行著,儘管它們體積小,但由於速度快,一旦與正在工作的航天器相撞,將會把航天器撞壞或撞毀。那麼太空垃圾的危害到底有多大？一般說來直徑小於0.1毫米的太空垃圾就可造成衛星表面坑坑窪窪、傷痕累累嚴重的可造成內部敏感元件的感應放電；一顆迎面而來的直徑0.5毫米的金屬微粒足以戳穿密封的航天服。直徑超過0.1釐米的太空垃圾可引起衛星的結構性損壞；即使穿上“防彈衣”衛星也不能抵抗直徑大於１釐米的太空垃圾其傷害可與步槍射出的子彈相比。哪怕一個雞蛋大小的碎片,都可以把一個衛星完全擊毀。
剩有燃料的廢棄火箭所發生的爆炸對對太空環境的危害性最大。這樣的爆炸可能是由於殘留推進劑壓力過大或點火燃燒引起的有的出現在發射後幾小時之內也有的發生在長達23年之後。1994年美國發射的一枚“飛馬座”火箭的上面級於1996年6月3日發生了爆炸在250～2 500千米的高度範圍內產生了“創紀錄的一大片碎片雲”其中有700多個可跟蹤到的碎片。僅此一個事件就使在“爆炸現場”僅25千米以下的軌道上運行的“哈勃”太空望遠鏡受到撞擊的概率陡增了1倍。隨後的雷達觀測表明這次爆炸共產生了約30萬個能對絕大多數衛星造成損害的、尺寸大於4毫米的碎片。1997年2月在對“哈勃”望遠鏡進行第2次在軌維修時“發現”號航天飛機曾不得不通過機動飛行躲避一塊預計將在相距1.5千米處飛過的碎片而該碎片的“生產廠家”正是上述發生爆炸的那個“飛馬座”火箭上面級。
在概率上一個像國際空間站大小、橫截面積為5 000平方米的航天器,在近地軌道上運行10年,受到直徑為0.1～1釐米的碎片碰撞次數可達50～500次,受直徑大於1釐米中等碎片的碰撞次數是1次,碰撞的概率比10年前翻了一番。
留在太空的垃圾有些能逐漸落回地面在重返大氣層的過程中燒燬。離地球越遠落回地面的時間就越長。一般來說距地面600千米以下的太空垃圾會在幾年之內落回地面；而在800千米高度上的太空垃圾能夠停留數十年。大的碎片掉到地球上,會給地球帶來災難,如果是攜帶核燃料的航天器墜落到地球上來將造成地球的核汙染。前蘇聯共發射31顆核動力偵察衛星其中已有兩顆給地面帶來汙染：1978年“宇宙954”號的大量放射性殘骸落入加拿大的斯克拉芬海；1983年“宇宙1402”號的反應堆芯落入南大西洋。目前美國和前蘇聯在空間的核反應堆中還有1噸的鈾-235及其他核分離物……
清除垃圾！太空“清道夫”
太空垃圾的數量隨著太空活動的增多正以每年2％~5％的速度增加。科學家們預測：太空垃圾以此速度增加將會導致災難性的連鎖碰撞事件發生並分裂成更多碎片。如果太空垃圾不加以控制到2010年太空棄物將增加3倍達20 000噸之巨。到2300年任何東西都無法進入太空軌道了。因此為了使人類探索和利用外層空間的研究不斷得以進行國際上擬定了外層空間法並採取了相應的措施清除“垃圾”。這歸結起來可用“避、禁、減、清”四個字來概括。
避即建立現代化太空監視系統嚴密地監視與跟蹤太空垃圾採取有效的技術手段使航天器及時避開太空垃圾。美國出於太空安全的考慮早在1990年就建立了“摩依”太空監視基地作為清除太空垃圾的第一步。
我國在中科院紫金山天文臺也成立了“太空垃圾”觀測中心其任務是建立太空垃圾的數據庫對已發現的空間垃圾進行實時跟蹤監測搜索尚未被發現的空間垃圾對航天器發射和在軌運行時可能碰撞的“太空碎片”進行預警技術研究並建立風險評估體系。此檢測中心的成立為我國航天器的飛行安全提供了保障。
禁即國際上制定有關空間法規禁止在空間進行試驗和部署各種武器限制發射核動力衛星儘量減少太空垃圾的產生使空間成為為人類文明服務的和平空間。在法律方面空間法對保護空間環境已有一些原則性的規定如《外太空條約》規定各締約國從事研究和探索外層空間（包括月球和其他天體）時應避免使其遭受有害的汙染以及地球以外的物質使地球環境發生不利的變化。如必要各締約國應為此目的採取適當的措施。但現在的條約規定尚不夠充分、完備需要進行新的立法予以完善。
減就是發射航天器的國家應採取措施儘量減少太空垃圾的增加。對末級火箭採取未燃盡推進劑和高壓氣體排空避免末級火箭爆炸。
清發展太空垃圾清除技術採用不同的方法來清除太空垃圾現在採用的方法有：用轉移軌道的方法使已經完成任務的運載火箭末級返回大氣層燒燬；用獲得逃逸速度或清除裝置使已達到預定壽命的衛星遠離近地空間或進行清除；運用激光的力量使大塊垃圾首先改變運行軌道然後將其氣化；使用小衛星和離子火箭緩慢接近垃圾然後改變其軌道或是摧毀它。有的科學家提出給宇宙飛行器加上有陶瓷材料和高分子材料製成的盾牌以抵擋小垃圾的撞擊。
目前已有多國聲稱研製出清掃技術。例如英國薩里衛星技術公司宣稱已經研製出了一種重量僅６千克的微型衛星它可以利用攝像機追蹤太空垃圾並向其靠近最終“抓住”太空垃圾然後放慢速度與垃圾一同跌入地球大氣層燒燬；NASA也進行了“激光掃帚”試驗它能夠清除對國際空間站構成威脅的1～10釐米的碎片；美國一家航天公司正在部署一個叫作“太空牧羊犬”太空垃圾處理器它能夠利用太空動力推動太空垃圾使它進入大氣燒成灰燼。上述的工作都尚處在計劃、研究和準備之中相信不久的將來它們將會發揮威力使太空變得更加安全和純淨。
太空垃圾的出現再次提醒人類：任何發展都是要付出代價的。人類活動製造和排放的垃圾所導致的汙染已經給我們共同生活的地球造成了環境、生態和氣候等諸多方面的問題了人類在地球上已經吃過一次“先發展、後治理”的苦頭希望在太空中不要重蹈覆轍。
太空垃圾的種類
1、航天員活動的廢棄物
航天員在太空工作時會自動拋棄或不小心丟失一些東西。例如1965年美國“雙子星座”4號的航天員愛德華・華特將手套丟失在太空現在它正以每小時2.8萬千米的速度飛行；2001年3月11日美國“發現”號航天飛機上的兩名航天員蘇珊・赫爾姆斯和詹姆斯・沃斯執行與國際空間站對接後執行第一次太空行走任務時沃斯不小心掉了一個用來修建工作平臺約重6千克的虎鉗狀設備這個與一本大字典大小的金屬從此就飄了出去；2006年9月13日“亞特蘭蒂斯”號航天飛機上的航天員喬・坦納在固定一顆帶有彈簧的螺栓時墊圈脫落。螺栓和彈簧從航天員海德瑪麗・斯蒂法尼斯海恩・派帕的頭頂飄走掠過桁梁從此無影無蹤成為太空垃圾堆中的新成員。
2、已報廢的航天器（衛星、飛船等）及其解體物
一些在軌飛行物或航天器的重量大部分在1千克到20噸不等而那些大於0.1毫米的空間碎片的最大來源是航天器（衛星、飛船等）的解體。自1961年以來已有150多個航天器在軌道上（有意或無意）爆炸或解體撒下了1萬多個可以跟蹤到的碎片。
3、廢棄的火箭箭體
發射航天器的運載火箭除了把航天器送入軌道外每次還會在軌道上留下一個或多個用完的火箭級段。例如1984年日本發射一顆氣象衛星時就在低軌道（高170～535千米）、大橢圓軌道（175～36 720千米）和地球同步圓軌道（35 785千米）各拋下了一級火箭其中兩個分別於1984年和1994年落回地面。到1998年仍有約1 500個無用的火箭上面級在軌道上“兜圈子”。
4、太空微滴
1989年由NASA出資進行的一項試驗中噴氣推進實驗室設在加州北部的金石雷達探測到了一大團鈉－鉀微滴雲。這些微滴是從此前一臺核反應堆彈射出的堆芯中洩漏出來的製冷劑。後來通過觀測證實在這臺核反應堆及其堆芯退役時所在的900千米高度附近確實存在著大量球狀的鈉－鉀顆粒其直徑約為1釐米左右數量約有70 000粒之多。
閱讀更多 軍史解密 的文章
