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“清道夫”衛(wèi)星：太空垃圾的終結(jié)者？
關(guān)鍵詞： 太空垃圾 清道夫 交會對接 太空武器 太空探索 返回軌道 大氣阻力 清理衛(wèi)星 終結(jié)者 地球同步軌道
核心提示
日益增多的太空垃圾正在對人造衛(wèi)星等航天器的安全運行構(gòu)成嚴重威脅。日前，意大利航天局研究員提出發(fā)射一個前端帶有推進燃料裝置的航天器來清理這些空間碎片的構(gòu)想。那么，太空垃圾都是誰“丟棄”的？清理太空垃圾的航天器將如何對太空進行“大掃除”？太空垃圾銷毀過程中會對人類產(chǎn)生不利影響嗎？就此記者采訪了專家。
空間碎片多達數(shù)千噸國際空間站也要躲著走
遼寧日報：龐教授您好！近日一則意大利航天局研究員提出計劃發(fā)射航天器清理太空垃圾的學(xué)術(shù)文章引起我們的關(guān)注。那么何為太空垃圾？為何我們需要專門發(fā)射航天器來對它進行清理？
龐寶君：大家好。太空垃圾，即我們常說的空間碎片，是人類開展航天活動以來留在空間的廢棄物，如失效衛(wèi)星、運載火箭軌道級、碰撞解體碎片等。
空間碎片分布在地球的各種軌道上，從低地球軌道到地球同步軌道都有它們的身影?？臻g碎片大小不等，尺寸小于1毫米的碎片因數(shù)量眾多，會使航天器的照相機鏡頭等光學(xué)敏感器件性能下降。與小一點的碎片相撞，航天器可能會受損，而與尺寸大于10厘米的大空間碎片相撞就不僅是讓航天器“受傷”那么簡單了，它們甚至?xí)詈教炱鳌皺C毀人亡”。所以，如果人們預(yù)測航天器與大空間碎片撞擊概率超過某一閾值，航天器即要進行機動變軌。多國合作并唯一在軌運行的空間站國際空間站平均每年因為這些太空垃圾要進行1次規(guī)避飛行。可見其危害十分巨大。
遼寧日報：處理這些空間碎片真是個棘手的問題。那么這些“麻煩”的太空垃圾都是從哪里來的呢？
龐寶君：空間碎片主要來源于被遺棄的航天器和運載火箭箭體、在軌碰撞或爆炸產(chǎn)生的解體碎片、固體火箭噴射物以及航天器在軌操作過程中產(chǎn)生的操作性碎片等。各種來源產(chǎn)生的碎片尺度也不同。地面監(jiān)測系統(tǒng)能夠測定的大碎片主要來源于遺棄的航天器、運載火箭箭體和操作性碎片，爆炸解體碎片則大小都有，固體火箭噴射物、撞擊產(chǎn)物和表面剝落產(chǎn)生的都是小空間碎片。
人類空間科學(xué)實驗或空間反衛(wèi)星武器試驗過程中產(chǎn)生的碎片也是太空垃圾的來源之一。
遼寧日報：這些空間碎片確實給人類的太空探險旅程增添了諸多不便。目前空間碎片的數(shù)量很龐大嗎？
龐寶君：目前，尺寸在毫米級以上的空間碎片數(shù)以億計，總質(zhì)量達到幾千噸。據(jù)統(tǒng)計，大于5厘米、利用地面雷達和望遠鏡能觀察到的空間碎片平均每年增加數(shù)百個。截止2011年7月，已編目在冊的空間碎片總數(shù)達到16094個，其中由美國產(chǎn)生的有4867個，由俄羅斯(包括蘇聯(lián))產(chǎn)生的有6075個，美俄兩國產(chǎn)生的空間碎片占碎片總數(shù)的近70%。
鎖定目標輕輕一推太空垃圾葬身大氣層
遼寧日報：看來，處理太空垃圾迫在眉睫。讓我們回到意大利科學(xué)家提出的用清理衛(wèi)星處理太空垃圾的設(shè)想。這個“太空清道夫”將會如何運作呢？
龐寶君：處于低地球軌道的、距地面700千米至900千米高度的軌道范圍，是極具商業(yè)價值和各國密集使用衛(wèi)星的一個區(qū)域。
意大利科學(xué)家的清理衛(wèi)星設(shè)想擬將每年在此區(qū)域選定5到10個清理目標，鎖定“敵人”后，清理衛(wèi)星會利用機械手給目標安裝動力裝置，使其脫離原來的軌道，向低軌道飛行，最后目標會在稀薄大氣阻力和地磁場曳力作用下返回大氣層，返回時間大約12個月。
清理衛(wèi)星完成所有任務(wù)后會墜落到大氣層，從而避免自身成為新的空間碎片。
遼寧日報：在宇宙空間清理衛(wèi)星在與太空垃圾接觸后，會向反方向運動而變得失去控制嗎？
龐寶君：意大利科學(xué)家設(shè)計的這種清理衛(wèi)星，是通過變軌的方式主動去接近太空垃圾，這個過程與空間交會對接基本類似，二者不會發(fā)生明顯的碰撞。
在清理衛(wèi)星與太空垃圾的接觸過程中，可能有輕微碰撞，但是清理衛(wèi)星應(yīng)該會具有姿態(tài)和軌道控制系統(tǒng)，在通過地面導(dǎo)引，以及自身的調(diào)節(jié)下，清理衛(wèi)星會很快恢復(fù)到穩(wěn)定工作狀態(tài)。換句話說，清理衛(wèi)星與太空垃圾接觸過程中的作用，正常情況下是不會使清理衛(wèi)星失去控制的，除非系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者地面導(dǎo)引出錯。否則，清理衛(wèi)星就沒法清理太空垃圾了。
遼寧日報：科學(xué)家提出的這個設(shè)想如果實施會遇到實際困難嗎？
龐寶君：實際上，處于構(gòu)想階段的“清理衛(wèi)星”在制造和應(yīng)用過程中會涉及方方面面的問題。
首先，突破衛(wèi)星諸多關(guān)鍵技術(shù)勢必要花費很多時間，“清理衛(wèi)星”也是一種飛行器，它會不會因為某種原因失控，從而使自己成為新的太空垃圾，這還是一個未知數(shù)。
其次，“清理衛(wèi)星”的研制、發(fā)射、運行、回收需要花費大量的人力物力，對于空間碎片這一人類所面臨的全球性課題，經(jīng)費來源是個問題。
再次，“清理衛(wèi)星”一旦運行成功，具體由哪個組織或者國家來管理，這還需要進行深入的探討。
最后，“清理衛(wèi)星”具有按照預(yù)先選的目標進行“清除”這一獨特的功能，一旦運行成功，其自身極有可能演變成潛在的太空武器。若有戰(zhàn)爭爆發(fā)，控制“清理衛(wèi)星”的國家有對某些國家的衛(wèi)星(如通信衛(wèi)星、偵察衛(wèi)星)進行“清除”的潛在可能。這也是每個航天國家或組織必須考慮的涉及空間安全的問題。
因此，這個設(shè)想實施起來并不會一帆風(fēng)順。