20世纪50年代,当人类开始向太空发射各种航天器的时候,根本就没有人会想到,总有一天,那些完成了历史使命而因为无法回收被废弃在太空中的航天器,会变成致命的太空垃圾,从而给人类自己带来难以想像的麻烦。我们所谓的太空垃圾,是指那些废弃或者失控的人造航天器、火箭的末级、整流罩的零件、螺栓、垫圈儿、各种各样的金属块儿和脱落的涂料等。这些垃圾,无一例外都是人类太空活动的副产品,而由此造成的太空环境污染,已经开始直接威胁到人类的太空活动。
据英国研究太空垃圾的权威【权威(quánwēi):在某种范围里最有威望、地位的人或事物。】《宇宙半途》一书的作者罗维尔估计,自从1957年10月4日前苏联发射人类第一颗人造卫星,从而开辟太空时代以来,人类在距地面800千米~1500千米的宇宙空间里,制造了超过2000吨的垃圾。而一些美国的科学家则认为,目前“游弋【游弋:(兵船等)巡逻。】”在近地轨道上的太空垃圾,大约已有2.5万块。虽然,其中有许多物体在飘荡一定时期以后,将会在进入大气层时烧掉,但是依然有大约9000件左右的太空垃圾将在短时期内,对正常工作的航天器构成威胁。而因为体积较大而具有潜在威胁的太空垃圾,超过10万件,这其中包括有2500颗失效废弃的卫星。而另外的一些太空科学家认为,以上的这些都只是保守估计,实际的垃圾总量可能会更多。
只要学过高中物理的人都知道,物体的速度越快,相应地冲击力也就越大。而对于飞行在宇宙空间中的太空垃圾而言,它所拥有的不可控制的高速度,对于正常工作的航天器而言,是一种不折不扣的“恐怖”。根据专家的计算,一个1.3毫米的铅球,当它成为太空垃圾并且以每秒10千米的速度在太空中飞行时,其撞击的威力,相当于一门22毫米口径机关炮所射出炮弹的破坏力。而这也就是美国“奋进”号航天飞机在飞行的时候,会被直径小于0.2毫米小小的白色漆点,在座舱玻璃上撞击出凹痕的主要原因。据说,现在“奋进”号航天飞机在飞行时,为避免“不愉快”事情的发生,每昼夜要有一次稍微偏离航线的飞行。
为了尽量减少因为新的太空活动而产生更多的太空垃圾,近年来航天器在设计和使用的过程中,越来越多地注重环保技术的应用。目前,世界上许多国家的科学家和航天工程师,都正在积极从事这方面技术的研究与开发工作,而其中的一些已经投入到实际的应用之中。例如,在发射过程末期,将运载火箭中多余的燃料焚毁【焚(fén)毁:烧毁。】或排放掉,以降低火箭爆炸成无数碎片的危险。另外,航天器的设计者们也在考虑和研究使用无缝接合技术制造航天器,以便不再使用以前那种会使螺栓和其他零件脱落进入轨道的设计。
至于现在依然运行在轨道上的那些太空垃圾,目前人们所做的主要是加强监控,尽可能地减少它们对正常运行的航天器的威胁。现在,约有9500个绕地球运转的物体(每个至少和棒球一样大小),正处于美国空军设在科罗拉多州的一个名为“航天监视网”系统的监视之下。一旦发现那些有可能威胁到航天器安全的“物体”出现,这个系统就会自动发出警告,以便使得航天器的控制者有时间调整其运行状态,进行避让。而随着商业卫星体系变得更庞大复杂,工程师们正在设法将卫星定位在略有差别的轨道上,这样失事卫星的残骸【残骸(hái):人或动物的尸骨。】就不会干扰在这个网络上运转的其他卫星。而管理航天飞机机群的机构,也必须维持一个安全距离,以避免同任何大型物体过于接近。
英国萨里大学的科学家们,最近发明了“太空清道夫”卫星。它的体积只有足球那么小,重量仅为5.9千克,配备四个小型摄影机。一旦侦察到太空垃圾,它便依附在垃圾上,然后将其推到大气层。这时卫星与垃圾都会被烧毁,同归于尽。这类自杀式卫星每个造价10万英镑。一旦这项技术发展成熟,萨里大学可能会与俄罗斯方面合作,利用俄境内的宇航设施发射首批试验性“太空清道夫”卫星。之后,他们将展开首次清理太空垃圾的任务。
据英国《新科学家》杂志报道,美国航空航天局正在试验一种激光“扫帚”。NASA将准备用它来为2003年进行的一项航天活动扫清前往国际空间站的道路,这项计划已经被正式命名为“猎户座计划”。这一装置将能阻挡直径在1厘米~10厘米的物体,从而减轻它们可能对国际空间站构成的威胁。据NASA的科学家说,如果不尽快实施这项计划,那么在未来的10年中,新建立的国际空间站被小垃圾摧毁的可能性将超过10%。而这项计划的耗资将超过两亿美元。
事实上,太空站的外壳在设计阶段就被规划为可以抵抗直径小于1厘米的物体撞击。而在国际空间站的运行过程中,地面管制人员一旦侦测到直径超过10厘米的物体,也能预先警告太空站上的宇航员进行清除或者避让行动。然而,直径在1厘米~10厘米之间的太空垃圾却可能造成相当大的伤害。
负责该项计划的坎贝尔介绍说,由特制的激光器所发出的激光束,能锁定某个太空垃圾目标,并可降低其速度,然后逐步地将它清除出国际空间站经过的路径。科学家们现在正在地面上进行跟踪【跟踪(ɡēnzōnɡ):紧紧地跟在后面(追赶、监视)。】试验。预计2002年底以前,全部试验将如期完成,并转入实施阶段。