（圖片來源：ESA）
撰文 | Greye
審校 | 韓晶晶
在電影《地心引力》里，有這樣一個情節：
兩名宇航員在太空中執行任務時，突然遭遇一場 " 碎片雨 "。
像子彈一樣高速飛過的太空碎片，不僅把飛船撞得七零八落，還差點讓兩名宇航員命喪太空。
圖片來源：電影《地心引力》
不要以為這只是科幻片虛構的情節。
實際上，太空碎片已經逐漸成為航天業的主要威脅。
2009 年 2 月，美國一顆私人通信衛星與俄羅斯一顆軍用衛星以 11.7 公里每秒的速度相撞，兩者都被摧毀。NASA 估計，此次碰撞至少產生了超過 1000 塊 10 厘米以上的碎片。
2021 年 3 月，中國發射的云海一號 02 星被一塊太空碎片碰撞后解體；2021 年 5 月，國際空間站的一個機械臂被太空碎片撞出一個洞 ……
國際空間站被碎片撞出的洞。圖片來源：NASA
這些太空碰撞事故，都發生在近地軌道上。
近地軌道可以理解成距離地球比較近的一條寬闊車道。
人類向太空發射的物體，包括空間站、人造衛星、探測器、飛船等，大多都聚集在近地軌道上。由此產生的垃圾也基本分布在這條軌道上。
可是車道再寬闊，一旦變得擁擠，碰撞事故便在所難免。
太空碰撞示意圖。圖片來源：best documentary
近年來，由于技術發展與成本下降，進軍太空變得越來越容易。
以往傳統的雷達衛星體積龐大，重量可達數噸，發射一次要耗資數億美元，因此只有政府才能負擔得起。
如今的衛星發射逐漸商業化，而衛星也越做越小，斯坦福大學聯合研發的立方體衛星只有 10 厘米見方，美國某企業研發的超級信鴿衛星只有一個鞋盒大小。
立方體衛星。圖片來源：Wikipedia
同時，火箭可搭載的衛星也越來越多。
2021 年，馬斯克運營的 SpaceX 單次火箭可以發射 143 顆衛星，刷新了世界紀錄。目前 SpaceX 發射一個衛星只需 100 萬美元，極大地降低了成本。
因此，太空里人造物體的數量也開始井噴。
在 2012 年之前，人類向太空發射的物體每年不超過 200 個。然而，到了 2020 年，這個數字暴漲到 1200，2021 年則是約 1800 個。
目前在近地軌道上，已經有超過一萬個衛星在圍繞著地球旋轉。
發射數量 2015 年后開始井噴。圖片來源：our world in data
而未來計劃要發射的衛星不會變少，只會越來越多。
SpaceX 公司正在大規模部署衛星版圖，計劃將近地軌道上分散的 24 個軌道面擴大到 72 個，未來還要發射 1.2 萬顆星鏈衛星。
近地軌道越來越擁擠，由此產生的太空垃圾數量也不容小覷。
所謂的太空垃圾，涵蓋了航天飛船廢棄的助推器、退役的人造衛星（超過 3000 個）、航天器的各種零件（螺絲刀、螺母、螺栓等），還有各類體積較小的垃圾，比如航天器外部因強烈的紫外線照射而脫落的油漆碎片。
由于碎片數量龐大，且小到無法追蹤，沒有人能夠準確知道太空里一共漂浮著多少垃圾。
太空垃圾示意圖。圖片來源：MIT News
科學家估計，在近地軌道上，大小在 1~10 厘米之間的碎片約有 75 萬塊，大小超過 10 厘米的碎片約有 3 萬塊，而小于 1 厘米的碎片數量在一億塊以上。
" 我們已經被一個類似垃圾場的東西圍繞。"密歇根州立大學天體物理學教授 Megan Donahue 說。
太空垃圾的增多，首先會增加碰撞幾率。
科學家估計，物體的數量增加一倍，碰撞的幾率就會增加四倍。
而且碎片飛行的速度非常快，達到 28000 公里每小時，即便是一塊小小的碎片，也可以摧毀比它大得多的衛星或航天器，造成大規模災難。
太空垃圾的主要來源國。圖片來源：BBC
更可怕的是，碎片之間相撞會出現級聯反應，這被稱為" 凱斯勒效應 "。
這是由美國科學家唐納德 · 凱斯勒在 1978 年首先提出的。它指的是在近地軌道上，物體的密度達到一定程度后，碎片之間相撞會形成更多的碎片，從而導致更多的撞擊，最終導致近地軌道完全被太空垃圾覆蓋。
除此之外，太空垃圾還有可能穿過大氣層，重新掉落地球。
衛星穿過大氣層時，可能會因摩擦燒毀，也有可能燃燒不完全，仍有殘骸掉落地球。圖片來源：space news
1970 年代，有一塊 NASA 的火箭碎片，掉落在澳大利亞西部，澳洲當局以 " 亂扔垃圾 " 向美國罰款 400 美元，罰款至今未付。
近幾年，太空碎片掉落地球的新聞并不鮮見。
今年 7 月，中國長征五乙號運載火箭成功發射，部分殘骸墜落印度洋；今年 8 月，澳大利亞新南威爾士州的一個農場也發現了好幾塊太空碎片，每塊高約 3 米，后證實是 SpaceX 火箭掉落的。
掉落在澳大利亞農場的碎片。圖片來源：the guardian
但歷史上真正被太空碎片擊中的，只有一個人。她就是美國俄克拉荷馬州的居民 Lottie Williams。
1997 年 1 月的一個夜晚，她在公園散步時，看到天邊有一顆像流星一樣的東西劃過。然后，她突然感到肩膀被拍了一下，回頭一看，原來是一塊燒焦的網布掉落下來。
后來她才知道，這塊垃圾來自當天墜落地球的 Delta II 號火箭。
科學雜志《自然》的一篇文章預測，人類在 10 年內有 10% 的幾率被墜落的太空碎片擊中。
這位幸運女士與擊中她的碎片。圖片來源：fox news
引發碰撞事故、可能墜落地球、阻礙宇宙觀測 …… 太空垃圾的危害正在擴大。
如何清理太空垃圾，變得迫在眉睫。
多國都已啟動相關項目，來應對太空垃圾問題。由英國薩里大學主導的 RemoveDEBRIS 項目，于 2018 年分別試驗了使用網和魚叉來清理垃圾。
在網的測試中，航天器會發射幾個物體，牽引出網的幾個頂點，將網展開從而將垃圾捕獲；在魚叉的測試中，魚叉則以 20 米每秒的速度被發射出去，成功撞擊并穿透目標。
通過多次試驗，網和魚叉都被證實是可行的清理手段。
用網捕獲太空垃圾的設想圖。圖片來源：ESA
日本 2016 年發射的 " 鸛 " 號貨運飛船，則使用一條金屬繩索，將太空垃圾吸附到表面，然后通過繩索向其放電，讓其減速。
當太空碎片的速度低于圍繞地球旋轉所需的速度后，它就會墜入大氣層，與大氣摩擦燒毀。
ESA（歐洲航天局）也啟動了一個 ClearSpace 項目，目的同樣是清理太空垃圾，預計將于 2025~26 年發射。
清理太空垃圾的設想圖。圖片來源：ESA
盡管如此，太空垃圾清理的速度遠遠跟不上生產的速度。
有人說，近地軌道就像一條在沒有拖車的情況下，使用了 60 多年的高速公路。
在未來，碰撞將會是主導的太空問題。如果不進行干預的話，近地軌道被垃圾占領只是時間問題。而這一點仍未得到世界各國足夠的重視。
一名航空公司的咨詢顧問表達了他的擔憂：" 我討厭這樣說，但只有當災難真正發生在人類身上，我們才會行動。"
原文地址：http://www.myzaker.com/article/632285808e9f09596d63ece9
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