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俗話說，兒行千里母擔憂。把價值連城的航天器送到凶險的地球軌道上，更是時刻牽掛它的安危。最容易想到的辦法，就是對它“臨行密密縫”，為它穿上遮蔽防護。對付0.1~1釐米的太空碎片還行，但防禦更大的碎片撞擊就顯得力不從心了。而且，這種方法還會極大地增加航天器的製造成本和發射成本。

一、惹不起但躲得起

面對這些來勢洶洶的太空垃圾，脆弱不堪的航天器自然是惹不起，但總躲得起吧？如果能通過精準的監測和軌道計算，來提前預警，並讓航天器及時變軌來躲避碎片，難度倒不算很大。中國、美國、俄羅斯等航天大國均已建立起了比較完善的監視系統。

ESA構想的地面監控系統，這是一個包括光學監測裝置、雷達和鐳射技術等在內的綜合系統

其中，地基監測是基本方法，主要分為雷達監測（利用調頻無線電波反射的原理）和光學監測（利用望遠鏡系統對碎片進行觀測），它們分別監測低軌道和高軌道的太空碎片。儘管10釐米以下的碎片軌道穩定性會降低，但地基監測仍然能夠追蹤到1釐米以下的碎片。不過，絕大多數碎片還是無法被追蹤。

美國天基衛星監視系統

另一種監測方法就是太空監測。美國在2002年就啟動了“天基太空監視衛星”計劃，第一顆衛星於2010年9月25日發射升空，2013年完全形成作戰能力。該系統包含1顆天基太空監視（SBSS）衛星和4顆地球同步軌道太空態勢感知計劃（GSSAP）衛星，對地球同步軌道目標進行探測，其中，SBSS衛星在低軌掃描高軌，GSSAP則可對地球同步軌道目標進行巡視探測、特徵描述。美國下一步還打算向3.6萬公里的同步軌道上發射由4顆衛星組成的星座，目標是無死角、高精度地對地球同步軌道以下所有直徑超過1釐米的目標進行監測和跟蹤，包括飛出大氣層的遠端洲際導彈。

二、主動進擊才能海闊天空

隨著碎片數量越來越多，被動防禦顯然不是長久之計，主動清除才是扭轉碎片增長的必要措施。

自我流放或自殺

當執行在高軌道的航天器出現故障或使用壽命到期時，通過遙控飛行器上的發動機，讓它改變軌道，流放到“太空墳場”，即更高的無用軌道。

和平號空間站

中國的“風雲”系列通訊衛星就為此裝備了脫軌遙控系統。而低軌道執行的航天器報廢后，最好的處理方式是通過地面遙控系統迫使其墜毀在無人區或海洋，比如世界上最重的兩顆衛星——17噸重的美國康普頓射線望遠鏡和100噸重的俄羅斯和平號空間站，在行將報廢之際，都是通過人空遙控的方式迫使其墜入南太平洋上的一個被稱為“航天器墳場”的海域。但是，這也對墜落區域造成了汙染。

外力清除

遙控清理飛行器。遙控飛行器捕獲太空碎片，然後將其集中送到“太空墳場”，或拖入大氣層燒燬。

太空清理一號

瑞典曾於2012年提出“太空清理一號”的設想，這是一顆猶如水母觸鬚一樣的衛星，該計劃分為發射、接近目標、捕獲目標、進入大氣層四個階段。2016年6月25日，中國長征七號運載火箭將遨龍一號空間碎片主動清理飛行器傳送入軌道，經過實際操作試驗，在太空環境下，遨龍一號的機械臂成功抓捕到了漂浮的空間碎片和小型廢棄衛星。

薄膜/網。2016年，NASA投資研發一種膜式飛船，它採用特殊的二維薄膜材料製成，推進劑以液體的形式儲存在兩片薄膜之間10微米的縫隙中。該航天器重量約為35克，展開後約1平方米，可以包裹住太空垃圾，使其離開軌道，拖入大氣層燒燬。

一種網式太空垃圾清理裝置

2018年4月，英國薩里衛星公司的研究專案“清理碎片”小衛星（RemoveDebris）被送到國際空間站，9月16日進行了第一次網捕試驗。這顆冰箱大小的衛星配備了1個小型魚叉式裝置、1個視覺跟蹤系統和1個制動帆。試驗時，衛星利用彈簧機構將5米寬的網對著6米處的目標物體彈出，捕獲目標物體後，網會攥成一團，並在未來幾個月內脫離原有軌道，最終墜入大氣層燒燬。

鐳射照射。從地球上發射鐳射對空間碎片進行照射，產生阻力，使其減速，改變軌跡或墜入地球。2011年，NASA曾設想過用鐳射推動太空碎片，使其偏離軌道，從而避免它們之間發生碰撞。其時，他們的研究表明，向一塊碎片發射鐳射束，可以產生1毫米/秒的推動力。但客觀來說，很難讓太空垃圾在大氣層中燃燒殆盡，而且鐳射能量也可能會將稍大的碎片進一步擊碎，從而使問題加劇。科幻大師阿瑟·克拉克在《天堂的噴泉》中還想象了一種天基鐳射發射裝置：用裝備有高能量鐳射的太空堡壘掃蕩天空，用鐳射炮將所有垃圾氣化。

從太空中對太空垃圾發射鐳射想象圖

科學家們還有很多清除太空垃圾的奇思妙想，不過原理都跟上面的差不多。到底哪些方法有效，還需要實踐證明。目前來說，還沒有一種方案有實際應用。

現在，太空就像大航海時代的海洋一樣成為充滿機遇的樂土，SpaceX、藍色起源、維珍銀河等眾多私人航天公司也紛紛嶄露頭角，並計劃在未來數年內發射數千顆小衛星，地球軌道將變得愈加擁擠。由於小衛星的壽命僅有15年左右，這無疑提高了太空垃圾產生的速度。而人類尚未找到一個在技術和經濟上都行之有效的清除太空垃圾的方案。因此，未來的太空環境會變得更加惡劣。NASA、ESA等機構的分析指出，到2050年，僅低地球軌道區域10釐米以上的碎片數量就會超過5萬個，2100年將超過10萬個，衛星碰撞數將增加6倍。人類堵死自己的太空探索之路絕非危言聳聽。

歸根結底，太空垃圾是利益之爭的產物。但從更大的尺度來看，人類共同生活在地球之城，卻像無知的孩童一樣，肆無忌憚地製造著太空垃圾，汙染與治理嚴重脫節。太空垃圾分類比生活垃圾容易得多，根本無需強制單個組織單獨執行。它們就在那裡，都是有害垃圾。但太空垃圾的防禦和治理卻絕非一家公司或一個國家之事，這是人類共同的敵人，需要世界各國、各學科展開廣泛合作，打破自身渺小的侷限性，減少相關的太空試驗，並攜手研究清理太空垃圾之術，為子孫後代留下一個潔淨的太空，也為人類留一扇探索宇宙的暢通無阻的大門。不要讓群星變成遙不可及的夢幻。

本文首發於《科幻世界》雜誌2019年11期

原文標題：擋住月亮的六便士——太空垃圾那些事