60年來，人類在太空中制造了多少垃圾？

當(dāng)你仰望星空，是否曾想象無垠的宇宙中有多少“隱形困擾”正環(huán)繞地球？自20世紀(jì)中期人類開啟太空探索以來，除了諸多探測器、衛(wèi)星和美麗的宇航服，還有一種悄然累積的“產(chǎn)物”隨之增多——那就是太空碎片。今天，請心懷你的好奇心，和我一起深挖太空垃圾這60年來的故事，看看我們頭頂上到底“藏”了多少東西。

認(rèn)識太空碎片

什么在繞地球“漂移”？

首先，什么是太空碎片？科學(xué)家通常將“在地球軌道范圍內(nèi)，由人類活動產(chǎn)生而不再服務(wù)于正常任務(wù)的各類物體”定義為太空碎片，也叫作“空間垃圾”。這些碎片的大小有天壤之別，大到報廢的火箭殘骸、丟棄的衛(wèi)星，小到螺絲、涂層碎屑，甚至一粒小螺母都算。這些東西不像流星能被大氣燒毀，而是在距離地面幾百到幾千公里的高度長時間繞地球高速飛行。

我的腦海里總喜歡把它們想象成一群作業(yè)做完亂丟書包的學(xué)生，久久不肯離開操場，結(jié)果越堆越多。這種調(diào)皮的空間殘骸已經(jīng)成為一項全球關(guān)注的隱形危機。

太空碎片的誕生

約定俗成的“垃圾產(chǎn)生史”

讓我們回到1957年，蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星“斯普特尼克1號”點燃了太空探索的熱火炬。當(dāng)時，人們并未意識到，每一次成功發(fā)射除了帶來激動人心的科學(xué)成就，也可能遺留軌道上尚未墜落的火箭第一級、第二級殘骸，以及測試用裝置、甚至是掉落的螺絲刀等。

接下來的幾十年，隨著美蘇太空競賽的加劇、民用/商用衛(wèi)星大發(fā)展，包括中國、歐洲、日本等國家和地區(qū)紛紛加入“太空俱樂部”，你發(fā)一顆，我發(fā)三顆，世界軌道上的“常住人口”逐年激增，每一次發(fā)射都可能為空間帶來更多“礦渣”。

更離譜的是，除了報廢物體，衛(wèi)星間的碰撞和火箭上爆炸等事故也制造了大量碎片。例如2007年中國實施反衛(wèi)星試驗，2019年印度試射反衛(wèi)星武器，這類事件分別破壞了運行中的衛(wèi)星，制造了數(shù)以千計的高速微型殘骸。一時間，各國的天空似乎都“烏云密布”。

視覺震撼

60年太空碎片大數(shù)據(jù)

2015年，一位來自英國的研究人員以動畫的形式展示了近60年來太空垃圾數(shù)量的變化，形象地展示了人類的活動是如何讓地球軌道變得更加擁擠不堪和充滿危險。

在這個1分鐘的模擬動畫中，過去60年的太空碎片增長——那密密麻麻的光點讓人震撼：1957年為寥寥無幾的幾個點，到2015年已幾乎形成“光環(huán)”。尤其在近地軌道（LEO），太空碎片比流星還“熱鬧”，環(huán)繞濃度令人瞠目結(jié)舌。

——有資料顯示，目前受追蹤的直徑超過10厘米的太空碎片，數(shù)量已經(jīng)超過2.5萬個；1~10厘米之間的碎片有幾十萬之多；而1厘米以下的微小殘片，天文學(xué)家估計數(shù)量高達(dá)1億——這些“微塵”同樣具備極強的破壞力。

軌道垃圾為何可怕？

試想一下：在地球上，一顆網(wǎng)球高速擊打都會受傷，而一塊僅僅一顆花生米大小的殘骸，在太空繞行時速度可達(dá)每小時2萬公里。如果它撞上空間站、運行中的衛(wèi)星，后果簡直不堪設(shè)想。歷史上，國際空間站為躲避碎片不得不改變軌道的緊急操作就發(fā)生過十幾次。回收船、太空艙上還多次發(fā)現(xiàn)玻璃窗被撞出針孔大的凹坑。

隨著衛(wèi)星領(lǐng)域爆炸式發(fā)展，人類對衛(wèi)星導(dǎo)航、天氣預(yù)報、通信等服務(wù)的依賴性越來越強，一顆殘骸造成“連鎖反應(yīng)”——像多米諾骨牌一樣，撞裂更多衛(wèi)星、再形成更多碎片——這個過程被稱作“凱斯勒綜合癥”。一旦形成，軌道環(huán)境將變得極度危險，甚至無法進(jìn)行后續(xù)發(fā)射。

主要軌道“垃圾帶”和衛(wèi)星分布

太空垃圾最密集的分布主要集中在三大區(qū)域：

近地軌道（LEO）

約200~2000公里，被大量遙感衛(wèi)星、空間站、高分通信衛(wèi)星“占領(lǐng)”，這里的碎片數(shù)量最多——許多地球觀測、空間實驗都選擇在該軌道運行，因此“住戶”最密集。

中地球軌道（MEO）

主要有導(dǎo)航衛(wèi)星（如GPS、北斗、伽利略等），相對較遠(yuǎn)但可能存在不易監(jiān)測的碎片聚集。

地球同步軌道（GEO）

距離地面約36000公里，為各種通信衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星的常駐“家園”，雖然垃圾總量不如近地軌道多，但一旦“報廢”很難驅(qū)離，只能變成“墳場軌道”的永久居民。

主要空間機構(gòu)

如何應(yīng)對這場垃圾危機？

看到這里，也許你已經(jīng)不由得皺起眉頭，頭頂上如此擁擠，難道我們就聽天由命了嗎？其實，從20世紀(jì)70年代開始，各大航天機構(gòu)和國家已經(jīng)高度重視空間垃圾風(fēng)險。

預(yù)防式設(shè)計

新一代火箭和衛(wèi)星，普遍要求設(shè)計時考慮“任務(wù)壽命到期后能自行脫軌”或進(jìn)入專用“墳場軌道”，避免成為長期垃圾。

空間態(tài)勢感知（SSA）與追蹤系統(tǒng)

美、俄、歐盟、中國等都建立了自己的空間目標(biāo)監(jiān)控雷達(dá)和光學(xué)傳感網(wǎng)絡(luò)，可實時監(jiān)測并精準(zhǔn)預(yù)警碎片靠近。

垃圾主動清理技術(shù)探索

發(fā)射“垃圾捕捉衛(wèi)星”、拖網(wǎng)衛(wèi)星或使用激光推力器制造軌道阻力迫使碎片墜毀；近年來，多國正在推進(jìn)機器人臂回收、磁吸移除等科幻般的項目。

國際法與合作

聯(lián)合國外空條約、空間碎片減緩準(zhǔn)則等國際協(xié)議對新發(fā)射任務(wù)提出限制和指導(dǎo)，強調(diào)“可持續(xù)利用太空利益全人類”。

太空環(huán)保的未來展望

想象一下，若未來人類要在月球、火星上建立基地，但地球出發(fā)都需穿越密布垃圾帶，會不會寸步難行？所以，科幻作品中的“太空環(huán)衛(wèi)工”或許將成為實際存在的新職業(yè)。

當(dāng)然，這場“清理行動”還需要全球力量。以衛(wèi)星發(fā)射為例，除了技術(shù)進(jìn)步，還需更強的法律與國際協(xié)作、創(chuàng)新激勵。比如，鼓勵使用小型、可回收、分批投放的衛(wèi)星，限制爆炸性推進(jìn)劑或者要求所有火箭殘骸自帶“回收方案”等。

在走向浩瀚宇宙的征途上，人類留下的不止有藝術(shù)和科學(xué)，還有難以想象的太空垃圾包袱。但逆境帶來創(chuàng)新，困惑催生合作。或許下一代看星星的時候，不再擔(dān)心頭頂漂浮的千絲萬縷，而是為我們的智慧與責(zé)任感鼓掌。我的內(nèi)心相信，面對太空碎片危機，我們終會走向更清潔、更和諧的太空未來。

科普的最大意義，不只是讓我們了解宇宙的美麗和危險，更是提醒每一個人——就算是舞臺布景之外的“垃圾”，也值得每一顆仰望星空的心去關(guān)注和守護(hù)。

報道：

Video:Watch60yearsofspacejunkaccumulatein1minute

動圖來源：

https://en.wikipedia.org/wiki/Space_debris

>End

本文轉(zhuǎn)載自“科學(xué)公園”，原標(biāo)題《60年來，人類在太空中制造了多少垃圾？》。

為分享前沿資訊及有價值的觀點，太空與網(wǎng)絡(luò)微信公眾號轉(zhuǎn)載此文，并經(jīng)過編輯。

未按照規(guī)范轉(zhuǎn)載及引用者，我們保留追究相應(yīng)責(zé)任的權(quán)利

部分圖片難以找到原始出處，故文中未加以標(biāo)注，如若侵犯了您的權(quán)益，請第一時間聯(lián)系我們。

HISTORY/往期推薦

充滿激情的新時代，

充滿挑戰(zhàn)的新疆域，

與踔厲奮發(fā)的引領(lǐng)者，

卓爾不群的企業(yè)家，

一起開拓，

一起體驗，

一起感悟，

共同打造更真品質(zhì)，

共同實現(xiàn)更高價值，

共同見證商業(yè)航天更大的跨越！

——《太空與網(wǎng)絡(luò)》，觀察，記錄，傳播，引領(lǐng)。

·《衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò)》創(chuàng)始人：劉雨菲

·《衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò)》副社長：王俊峰

·微信公眾號（ID：satnetdy）團(tuán)隊

編輯：艷玲、哈玫，周泳、邱莉、黃榕、娜娜

主筆記者：李剛、魏興、張雪松、霍劍、樂瑜、稻子、趙棟

策劃部：楊艷、若?、李真子

視覺總監(jiān)：董濘

專業(yè)攝影：馮小京、宋偉

設(shè)計部：顧錳、潘希峎、楊小明

行政部：姜河、林紫

業(yè)務(wù)部：王錦熙、瑾怡

原創(chuàng)文章轉(zhuǎn)載授權(quán)、轉(zhuǎn)載文章侵權(quán)、投稿等事宜，請加微信：15910858067

商務(wù)合作；展覽展廳設(shè)計、企業(yè)VI/CI及室內(nèi)設(shè)計、企業(yè)文化建設(shè)及品牌推廣；企業(yè)口碑傳播及整體營銷傳播等，請加微信：13811260603

雜志訂閱，請加微信：wangxiaoyu9960

·衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò)各分部：

成都分部負(fù)責(zé)人：沈淮

長沙分部負(fù)責(zé)人：賓鴻浦

西安分部負(fù)責(zé)人：郭朝暉

青島分部負(fù)責(zé)人：江偉

·衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò)總部負(fù)責(zé)人：農(nóng)燕

·會議活動部負(fù)責(zé)人：喬顥益、許克新、董今福

· 投融資及戰(zhàn)略層面合作：劉雨菲

·本平臺簽約設(shè)計公司：一畫開天（北京）文化創(chuàng)意設(shè)計有限公司

· 航天加（深圳）股權(quán)投資基金管理負(fù)責(zé)人：楊艷