当地时间9月19日，英国萨里大学太空中心公布视频显示，其主导的“清理碎片”卫星成功撒网，完成像大海捕鱼一样捕捉太空垃圾的测试。该卫星今年4月升空，将完成四项太空垃圾清理测试。那么，清理太空垃圾为什么这么重要？有哪些方法可以清理太空垃圾呢？卫星“失控”或成为太空垃圾迄今为止，世界各国累计发射了数千颗卫星。一颗卫星如果在“寿终正寝”后仍沿轨道飞行，就存在和新卫星相撞的风险，它属于太空垃圾。如果发生这样的事件，将会造成外太空灾难，好莱坞大片《地心引力》曾经描绘过太空垃圾可能造成的最糟糕情形。因此，国际条约规定，轨道高度在2000千米以下的卫星须在结束使命25年内落地销毁。卫星结束使命前会收到让其降低高度的命令，最终它将坠向地球。当然，因故障失控只好等着自然坠落的卫星也不占少数。上世纪70年代到80年代起，每年约有200枚火箭和卫星坠落，最近每年也有50枚左右。其中大部分在大气层燃为灰烬，每年只有数枚卫星的零部件落到地面。一般来说，卫星零部件残骸砸中人的概率是数千分之一，砸中某个特定人员的概率是几十万亿分之一，远远低于在交通事故的概率。卫星坠落有一项标准，即在坠向地球时砸中地面人员的概率要降至万分之一以下。卫星一边绕地飞行，一边在边缘稀薄的大气层摩擦作用下逐步降低轨道高度。卫星扎进高度130千米左右的高密度大气层后，由于空气阻力增加，高度骤降，就会在摩擦作用下开始自燃。由于大气的状态受太阳活动等因素影响瞬息万变，很难预测卫星的高度何时开始骤降。如果是通信中断且失控的卫星，还存在难以掌握正确高度的问题。目前有5种可行的控制卫星坠地威胁的方法：一、把退役卫星转移至不妨碍其他航天器运行的轨道；二、引导退役卫星坠入指定海域；三、体积较小的卫星可以任其自由坠落，在大气层中完全烧毁；四、当卫星坠至距地球很近的太空轨道时，用反卫星武器将其炸成碎片。这种方法通常只对涉密卫星使用，因为如果实施得不好，卫星碎片将向上飞，产生更多的太空垃圾；五、使用航天飞机等大型载人航天器捕捉退役航天器，带回地面。但由于美国航天飞机退役，目前这种方法已经无法实施。除了失效卫星，太空垃圾还能从哪来？当然太空垃圾不止失效卫星一种，它的来源非常广泛，还有报废的火箭助推器；甚至航天员作业时留下的航天服、工具铲、老虎钳、相机、牙刷；航天器表面脱落的材料，表面涂层老化掉下来的油漆斑块；航天器漏出的固体、液体，以及航天器碰撞过程中产生的碎片，等等。太空垃圾的产生方式一共有以下三种：一是有意或无意爆炸产生的航天器残骸。绝大多数太空垃圾来自苏联和美国太空战的“预习”。其中苏联就曾进行了19次卫星拦截、爆炸试验，在太空留下了500～1000块大小不等的碎块垃圾。无意的爆炸，如1973年美国有7枚火箭在轨道上爆炸。1986年，欧洲发射的“阿丽亚娜”火箭刚进入轨道就发生爆炸，其碎块中大于10厘米的就有564块，还有2300多块小于10厘米的。二是航天员不经意的过失。如1982年，航天员瓦伦丁·列勃捷夫在进行例行的太空行走时，他刚刚打开“礼炮7号”空间站的减压舱门，近乎真空的太空所具有的巨大吸力把航天员们不慎留在减压舱内的一些螺栓、垫圈和一支铅笔，都吸入太空，成为了太空垃圾。更遗憾的是，苏联的一些航天员还把在太空生活中产生的生活垃圾丢入太空。人们还发现，一名美国航天员丢失的一只手套，竟在空中飘浮游荡了20多年。三是卫星和火箭的残骸。一些失去效用的卫星，仍在轨道上飞行。虽然它们最终会因飞行速度减小，重返大气层而与大气层摩擦烧毁，但恐怕要在几十年甚至几百年以后。在近地空间里，还飘浮着许多火箭的残余部分，如火箭被丢弃的金属外壳、运载火箭的末级残体、散落下来的发动机和各种衔接部件等。太空垃圾艺术概念图清理太空垃圾，科学家有什么计划随着人类进入太空越来越频繁，太空中开始出现越来越多的垃圾，这些垃圾如何清理已经成为新难题。各国科学家都提出了相应的研究计划。一个是“太空弹弓”。为了节省燃料，美国德州农工大学提出“弹弓-卫星太空清扫器”的设计方案，该方案能够捕获太空垃圾，再将太空垃圾投向地球大气层燃烧，之后使用动量航行至下一个太空残骸目标进行清除。2013年初，研究人员仍在审查这一设计方案。一个是“立方太阳帆”。英国提议建造“立方太阳帆”，使用小型人造卫星带动太阳帆捕获太空残骸至低轨道。最初计划于2011年实施，但目前该计划仍在筹划之中，期待生产商萨里太空中心制造更多小型人造卫星来实现。立方太阳帆捕获器还有一个是“太空残骸清除法”。美国弗吉尼亚州雷神BBN科技公司的丹尼尔-格雷戈里(Daniel Gregory)提出一种策略——在大气层制造“爆炸”，使人造卫星残骸进入低轨道燃烧。他们在高海拔平原释放气球爆炸，2012年初进行的研究测试表明该方法足以扰乱低地球轨道太空残骸的运行路径。我国新一代运载火箭长征七号2016年6月25日首飞搭载的远征1A上面级，为中国未来空间碎片清理等轨道服务奠定了工程应用基础，对于中国空间运输与应用系统的发展具有里程碑意义。首飞火箭搭载载荷 “遨龙一号空间碎片主动清理飞行器”也在探索太空垃圾清除相关技术。遨龙一号空间碎片主动清理飞行器发射太空垃圾能否清除关系到我们未来能否自由的进入太空，我们不能任由它们漫天飞舞。各国科学家正在行动，相信一定能够还宇宙一片干净的星空。作者 | 钱航 中国科学院国家空间科学中心博士现中国运载火箭技术研究院总体设计部型号设计师文章由腾讯科普“科普中国头条创作与推送项目”团队推出转载请注明来自“科普中国”