科学家设想用太空收集车清除太空垃圾

新浪科技讯 北京时间3月21日消息，据国外媒体报道，随着人类太空探索活动的增加，太空垃圾问题正变得日益严重。太空垃圾主要包括完成任务的火箭箭体和卫星本体、火箭的喷射物、在执行航天任务过程中的抛弃物、空间物体碰撞产生的碎块等。目前，如何清除太空垃圾已成为摆在科学家们面前的一道世界性难题。

太空垃圾数量庞大

太空垃圾指在人类探索宇宙的过程中，被有意无意地遗弃在宇宙空间的各种残骸和废物。太空垃圾的种类很多，大的被废弃后仍在空间轨道兜圈子的卫星、空间站等航天器、被遗弃的运载火箭推进器残骸；小的来自爆炸形成的碎片，如美国一枚飞马座火箭在太空发生爆炸，产生了数十万个碎片。更小的是一些零部件，如星箭分离用的爆炸螺栓、卫星包带和弹簧等，还有宇航员“随地乱扔”的垃圾。

1957年，人类第一颗人造卫星进入太空，时至今日，世界各国已经发射了5000多个卫星、火箭、探测器等太空飞行器。人类不断探索太空的同时，太空垃圾的数量以每年2%至5%的速度递增。如果人类不加以治理，到2300年，太空轨道可能被充满。废弃的飞行器以及它们撞击或爆炸后生成的无数碎片是太空垃圾的主要来源。

危害程度逐年增加

太空垃圾的危害比地球垃圾堵塞水路和垃圾填筑地还严重，它们可能会砰地撞上正在工作的太空飞船，给船体和工作人员造成巨大伤害。尽管到目前为止，仅有一起有记载的碰撞事故，引发事故的碎片体积大得可以追踪得到；不过，轨道碎片的小块常常会撞上太空飞船，如航天飞机。由于碎片最终会产生更多碎片，因此这个问题就显得更加严重。太空垃圾的碎片会不断与其周围物体相撞，当小碎片撞上大航天器时就会产生更多碎片。约翰森说：“这是一个可能发生的再生过程，要阻止其发生就只能上天清除这些被遗弃的大型太空飞船和运载火箭。”

太空垃圾在太空中以每秒6到7公里的速度运行。由于运转速度过快，每一粒垃圾都足以给人造卫星或者航天器造成巨大损伤。一块10克重的太空垃圾撞上卫星，相当于两辆小汽车以100公里的时速迎面相撞。卫星会在瞬间被打穿或击毁。如果撞上的是载人宇宙飞船，那后果更是不堪设想。目前地球周围的宇宙空间还算开阔，太空垃圾在太空中发生碰撞的概率很小，但一旦撞上，就是毁灭性的。

太空清扫机打扫轨道碎片

约翰森表示，国际太空团体集体讨论并进行了大量实验，旨在摸索出一个方法来清除过去20年间所产生的太空垃圾。他说：“我们还未能找到一个在技术和经济上都可行的方案。未来，如果火箭发射成本急剧下(这是我们希望的或却从未实现过)，或者如果我们掌握了新技术，就会打破目前这种平衡状态，之前所有不可行的方案会突然间变得可行。”约翰森合著了一篇新的文章，详细回顾了各种“清理方案”，该报导将于明年出版。他表示，文中提出了从宇宙到宇宙外的一系列方案，但是没有一个“符合可行性补救技术的要求”。

其中，他最偏爱的一个方案表示，可以发射一个横跨1英里(1.6公里)的巨型冲撞(NERF)球，来打扫轨道碎片。当一些小粒子经过这个泡沫球时，就会失去能量，然后迅速地落回地球。然而，如何实施这个方案却是一个技术难题，约翰森说：“由于相对其大小而言重量偏轻，因此冲撞球本身会迅速脱离轨道，并偶然撞到正在工作的太空飞船。所以说这个方案也不行。”

发射激光干扰垃圾

从地球或太空发出的激光也能干扰轨道，将垃圾推向更低的高度，使其更快地落到地球上。但这一设想的技术障碍在于：激光发射成本昂贵，且其可干扰的目标数非常有限。

垃圾收集车

垃圾收集车可与大堆太空垃圾会合，依据其当前位置将垃圾锁住，然后将它们拖入更低或更高的轨道。打个比方，这种特殊设计的垃圾收集车将与老旧的火箭体相会，为其附加一个推进系统或者所谓的拖拉增强设备，从而加快垃圾落回地球的速度。约翰森说：“这种垃圾收集车可以不断地将此种设备附加给一个又一个的老卫星。”(其技术障碍在于：垃圾收集车及其操作非常复杂且成本昂贵。)又或者，被称为系链的纤长金属丝可以帮助将垃圾带回地球。最有望担此重任的系链方案表示，可以在发射前，将系链附加在太空飞船上。(其技术障碍在于：即使理论上这种系链会起作用，不幸的是，从未被成功的实验论证过。)到目前为止，几乎所有的补救方案研究和实验都只在学术机构和国家宇航局中开展。

目前只能对太空垃圾采取监控

美国宇航局和欧洲航天局都在加速发展太空监控系统，对太空垃圾进行严密的监视和跟踪，并采取有效技术手段，使航天器力避太空垃圾。欧洲航天局甚至对所有在近地轨道上运行的太空垃圾进行编目，以便更好地掌握它们的动向。现在的技术能探测到低轨道上10厘米大小和地球同步轨道上1米大小的碎片。在有效监控的基础上，可利用航天器改变有可能撞击地球的天体或太空垃圾的运行轨道。更多的宇航专家认为，现在的监控技术是治标不治本。要彻底根治太空垃圾，应加强在国际范围内对空间利用法规的制定，如禁止在太空进行试验和部署各种武器，禁止空间军备竞赛等。(刘妍)