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第25章 “太空幽灵”包围地球

太空幽灵就是随着人类科技的发展,在太空中新出现的太空垃圾。太空垃圾的危险性丝毫不弱于星体的残骸,美国近期出版的《科学》周刊就此撰文讨论。

文章称,地球的近地空间已经变成一个垃圾场,从卫星的碎片、宇航员遗失的工具到废弃的运载火箭部件,应有尽有。从《科学》周刊配发的图片中可以看到,数不清的太空垃圾正包围着地球。据估算,其总重量已经超过2000吨。

太空垃圾的来源多种多样。譬如,在把卫星送入轨道的过程中,运载火箭的箭体会分级脱离,第一、二级会很快返回地面,而第三级则可能长久地漂浮在距地600千米以上的地方。卫星与箭体分离时,还会掉出诸如透镜盖、分离装置等小物品。

此外,宇航员在太空工作时,也会抛弃或不小心丢失一些东西。1965年,“双子星座”4号飞船的宇航员埃德·怀特进行太空行走时,就丢失了一只手套,不过它现在已“返回”了地球。目前,宇航员已被禁止在太空中抛弃固体物品。

据观测,太空垃圾中99%是承载货物、火箭箭体等,它们体形相对较大,监测相对容易,因而可以防患于未然。

但问题在于,它们自身也有可能爆裂,“生”出上百万的碎片“后代”,造成更大麻烦。

因此,人类对它们的监测一刻也没有放松。据统计,从2001年6月起,研究人员已经观测到170次大的爆裂事件。

为了研究方便,科学家一般把太空垃圾按照大小(直径)分为3类:10厘米以上的、1到10厘米之间的以及0.1到1厘米的。在地球近地轨道上直径大于10厘米及高空(离地球表面超过2000千米)轨道上直径大于1米的太空垃圾一般可以通过仪器监测得到,并被记录在册;直径介于1到10厘米之间的太空垃圾,仪器跟踪不到,它们完全像可能随时出现的猛兽,十分可怕。

如果航天器与它们“亲密接触”,伤害都是“灾难性”的:直径小于1厘米的太空垃圾也应归类于危险的一族,它可致残一颗卫星。但现在的卫星都穿上了“防弹衣”,基本上可以避免这类伤害。

太空垃圾无疑是极具威胁性的,因为它们的速度奇快,一旦发生碰撞,后果惨烈。举例来说,一个物体要停留在1000千米以下的轨道中,速度必须超过每秒8千米。这是个什么样的概念呢?估算一下,如果一枚铜钱在太空里的速度达到每秒10千米,其动能与地面上以每小时100千米行驶的小汽车是相等的。

太空垃圾虽然体积小,但很容易在航天器上开个洞。

美国宇航局从太空里回收的“长期暴露器件”(LDEF,一种卫星)见证了上述超高速(速度大于每秒3千米)碰撞的惨烈场面,在LDEF仅仅151平方米的表面,覆盖着大大小小、肉眼可见的3万多个坑,其中5000个直径超过0.5毫米。

俄罗斯技术科学博士佩别杰夫曾在1999年警告说,如果今后近地轨道的太空垃圾以过去几十年的平均速度增加,那么150年后太空飞船将难以进入太空。

而俄罗斯《晨报》2002年2月载文说,到2050年,太空垃圾会接近危机的程度,近地空间的飞行将无法进行。

《科学》周刊提到了《欧洲太空垃圾安全和减缓标准》一书中介绍的两种方法:一种是改进航天器的系统设计,而不管什么类型的碰撞,另一种是减小近期内发生碰撞的几率。

第一种方法不太可行。从长远来看,这需要更好的监测和防护系统。然而,随着轨道中的物体增多,像“防弹衣”等附加设备必将使发射变得越来越昂贵。

何况,“居住”在轨道内的物体超过10万个,仪器几乎不可能跟踪它们,“防弹衣”也根本阻挡不了它们。不过,设计者在模拟太空垃圾的环境后,还是增厚了国际空间站的“皮肤”。

第二种方法或许比较好。比如修改航天器的飞行路线是行得通的。1999年10月,为了避开一块太空垃圾的碰撞,美国宇航局地面飞行控制人员设法将在组建中的国际空间站轨道提升了约1.6千米。

然而,根治之法是清扫已经存在的太空垃圾。美国宇航局也表示,要在2003年进行“激光扫帚”试验。

要清扫的对象首先是国际空间站轨道上的垃圾,它能够清除对空间站构成威胁的直径为1至10厘米的碎片。预计此项工作将历时两年,耗资2亿美元。

需要注意的是,下一代航天器也需要使用新技术。比如,对已完成任务的火箭箭体,采取转移轨道措施,使其返回大层烧毁;对已达到预定寿命的卫星,让其获得逃逸速度,远离近地空间或转移到对人类航天活动无影响的“坟场轨道”,等等。

据悉,早在1983年,一小片油漆就撞坏了“挑战者”号的前窗。

被证实的第一起航天器与太空垃圾相撞,发生在1996年7月底;法国间谍卫星“塞里斯”与1986年发射的“阿丽亚娜”火箭碎片发生“亲密接触”,撞击产生的高温使卫星的平衡杆化为气体。

1992年11月8日,一颗半吨重的失效卫星“宇宙”1508号,以每秒3千米的速度,在与俄罗斯“和平”号空间站距离仅300米处擦肩而过。当时“和平”号的宇航号躲进“联盟”TM-15号救生船,随时准备逃回地面。

1997年9月15日,“和平”号再次遇险,与废弃的美国军用卫星MSTI-2在相距470米的地方交错飞过。

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