太空垃圾是如何收集的

Question

如题所述

Answer 1

太空垃圾（space debris或space junk），是指在绕地球轨道上运行，但不具备任何用途的各种人造物体。这些物体小到固态火箭的燃烧残渣，大到在发射后被遗弃的多级火箭。它们有撞击其它航天器的风险，某些太空垃圾在返回大气层时也会对地面安全造成威胁。

由于太空垃圾以轨道速度运行，若与它们相撞可能会严重损坏尚在运作的航天器，甚至威胁到宇航员在舱外活动时的生命安全。随着太空探索的推进，太空垃圾的数量逐年递增，太空垃圾问题开始日益受到关注。

基本介绍

太空垃圾电脑模拟图

太空垃圾又称空间碎片或轨道碎片，是宇宙空间中除正在工作着的航天器以外的人造物体，包括运载火箭和航天器在发射过程中产生的碎片与报废的卫星，航天器表面材料的脱落，表面涂层老化掉下来的油漆斑块;航天器逸漏出的固体、液体材料;火箭和航天器爆炸、碰撞过程中产生的碎片。

按照火箭科学家专业的说法叫做"轨道碎片"，不过一般人都将其称为"太空垃圾"。别小看了这些零零碎碎的太空垃圾，据统计，而与大于10厘米的太空垃圾(至少有1.6万)碰撞或可"杀死"航天器。惊讶有这么多的垃圾吗?其实，归根结底都是我们人类自己制造的。

产生历史

自前苏联发射人类第一颗人造卫星斯普特尼克1号以来，全世界各国执行发射任务，产生了大量的太空垃圾。虽然其中的大部分都通过落入大气层燃烧殆尽，但是截止2012年还有超过4500吨的太空垃圾残留在轨道上。

产生因素：简单来说，就是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。

太空垃圾的产生方式一共有以下三种:

一是有意或无意爆炸产生的航天器残骸。有意的爆炸，极大太空垃圾多数来自前苏联和美国太空战的"预习"。其中前苏联就曾进行了19次卫星拦截、爆炸试验，给太空带来了500~1000块大小不等的碎块垃圾。无意的爆炸，如1973年间，美国有7枚火箭在轨道上爆炸。

二是宇航员漫不经心的过失。如1982年，宇航员瓦伦丁·列勃捷夫在进行例行的太空行走时，他刚刚打开"礼炮7号"空间站的减压舱门，由于近乎真空的太空所具有的巨大吸力，把宇航员们不慎留在减压舱内的一些螺栓、垫圈和一支铅笔，都吸入太空，成为了太空垃圾。

三是卫星和火箭的残骸。一些失去效用的卫星，仍在轨道上飞行。虽然它们最终会因飞行速度减小，重返大气层而与大气层摩擦烧毁，但恐怕要在几十年到几百年以后。在近地空间里，还飘浮着许多火箭的残余部分，如火箭被丢弃的金属外壳、运载火箭的末级残体、散落下来的发动机和各种衔接部件等。

最早提出"太空垃圾"概念的是防空部队的值班人员，因为监控宇宙空间的部门每天要监视5万多个物体，太空垃圾常令他们迷惑。据俄报导，1987年，曾发生过因连接器拧不紧，"量子"舱无法同"和平"号对接的情况。当时，经验丰富的地面控制中心认为，舱外肯定有物质干扰对接，于是派一个考察组上去检查，结果发现那里有一个金属残片。

20世纪60年代以前，没人听说过太空坠落物，但是自1973年以来，每年有数百块太空垃圾坠落地球。但由于其在经过大气层与空气产生的急剧摩擦，使得这些垃圾在未通过大气层时就自我燃烧殆尽，在大气层的保护下就自我毁灭了。

主要危害

太空垃圾一般在高300-450公里的近地轨道上以每秒7-8公里，而在36000公里高度的地球静止轨道上则以每秒3公里的速度高速运动，根据轨道倾角碰撞时的相对速度甚至可以达到每秒10公里以上，因此具有巨大的破坏力。因此太空垃圾若与运作中的人造卫星、载人飞船或国际空间站相撞，会危及到设备甚至宇航员的生命，据计算一块直径为10厘米的太空垃圾就可以将航天器完全摧毁，数毫米大小的太空垃圾就有可能使它们无法继续工作。而太空垃圾也因此成为了国际问题。

一块10克重的太空垃圾撞上卫星，相当于两辆100km/时的小汽车相互碰撞，卫星会在1.5秒内被打穿或直接击毁!但一撞上，那就是毁灭性的。最让科学家头疼的是"雪崩效应"--每一次太空垃圾的相互碰撞不会互相湮灭，而会产生更多的碎片，这就是新的"大问题"。

1、陆地污染

太空垃圾不仅给航天事业带来巨大隐患，而且还污染了宇宙空间，给人类带来灾难，尤其是核动力发动机脱落，会造成放射性污染。

2、危害事故

比如，1991年9月15日，美国发射的"发现者"号航天飞机差一点与前苏联的火箭残骸相撞，当时"发现者"号与这个"不速之客"仅仅相距2.74千米，幸亏地球上的指挥系统及时发来警告信号，它才免于丧生。

美国东部时间2009年2月10日上午11时55分(北京时间2月11日晚0时55分)，美国和俄罗斯的两颗通信卫星在太空相撞并产生大量太空垃圾，这极有可能会对国际空间站构成威胁。

据计算，太空轨道上每个飞行物发生灾难性碰撞事件的几率为3.7%，发生非灾难性撞击事件的可能性为20%。以此计算，每5~10年可能发生一次太空垃圾与航天器相撞事件，到2020年将达到2年一次。

3、躲避垃圾

2014年4月3日美国航天局宣布，为躲避一块阿丽亚娜5型火箭的残骸，国际空间站飞行控制人员当天调整了空间站的飞行轨道。

美国航天局的声明说，过去几天，飞行控制人员一直跟踪一块阿丽亚娜5型火箭残骸。结果发现，这块太空垃圾有可能从空间站旁约300米处飞过，因此决定调整空间站的轨道。

声明说，美国东部时间3日16时42分，空间站推进器点火3分40秒，将空间站的轨道抬升了约800米。空间站上的6名宇航员提前得到通知，没有任何危险。

2014年3月16日，空间站也曾提升轨道，以躲避一块俄罗斯气象卫星的碎片。

处理方法

以下是科学家分析当人造卫星“死亡”之后，处理的几种可能性。

1、进入“轨道墓地”

如果任务控制员及时探测到人造卫星存在的故障，他们会将仍处于功能正常状态的人造卫星点燃其发动机，抵达被称为“轨道墓地”的太空区域，该太空区域位于人造卫星最初飞行平面数百英里之上，这样将避免邻近的太空人造卫星可能遭受的损害。

2、导弹击落人造卫星

摧毁出现故障的人造卫星也可采用导弹击毁，但并不是所有的情况下，导弹射击都会使人造卫星在太空中完全爆炸毁灭。

3、通常由人造卫星所属国家进行处理

通常研究分析人员发现人造卫星出现故障，一般情况下会首先通知人造卫星所属国家进行处理。

4、送回地球或进行太空修理

处理出现故障的人造卫星的另一种方法就是通过航天飞机携载返回地球进行修理，航天飞机舱内完全可以携载小型人造卫星返回地球。

5、“火葬”

处理太空飞船和垃圾最常见的一种方法是进行燃烧，之前一些老式太空飞船曾在地球大气层进行故意操作性燃烧。