“幽灵”包围地球

　　在距离地球2000公里范围的近地空间内，有许多“小邻居”以超过每秒20公里的速度绕着它“流浪”。它们是一些星体的残骸，虽然总重量加起来不到200公斤，可是它们就像一颗颗致命的“流星子弹”，令人造卫星和宇宙飞船难免一不小心就成了牺牲品。
　　这些“流浪者”已经让人类大伤脑筋了，然而令人类更为头疼的是，太空中又出现了一种新“幽灵”——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》周刊就此专门撰文讨论。
　　文章称:地球的近地空间无疑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输火箭部件，应有尽有，其总重量估计已经超过2000吨。
　　
　　太空垃圾地球造
　　
　　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公里以上的地方。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，“生产”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。
　　爆裂可能是因为动力装置出现故障引起的，比如1986年首次发射的“阿丽亚娜”火箭，也可能是故意采取的行动造成的，例如美国1986年进行的一次武器实验，或者就是自我摧毁，像1987年的“宇宙1866号”。
　　从2000年1月1日起，在外空间发生的10次较大规模爆裂事件中，平均每次产生了150个编号碎片，其中排名前5位的都是火箭箭体的爆裂。这是因为，火箭到达轨道后，其箭体内部还残余动力燃料，从而引起高强度爆炸。科学家正在考虑利用钝化技术解决这个问题。所谓钝化，就是清除箭体内部的残余动力燃料以及控制电池放电等一类技术。
　　
　　铜钱大小的最可怕
　　
　　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公里)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”，伤害将是“灾难性”的；直径小于1厘米的太空垃圾应归类于危险一族。一般说来，直径小于0.01厘米的太空垃圾可造成卫星表面坑坑洼洼、伤痕累累，严重一些，可造成内部敏感元件的感应放电；直径超过0.1厘米的太空垃圾可引起卫星的结构性损坏，当然，这也与碰撞的位置、系统设计的特性以及所采用的保护措施有关。
　　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公里)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。
　　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”不幸与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。不过，据说，早在1983年，一小片油漆就撞坏了“挑战者”号的前窗。
　　而航天器受到太空垃圾威胁的例子更多。1992年11月8日，一颗半吨重的失效卫星“宇宙1508号”，以每秒3公里的速度，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”的宇航员躲进“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MST1-2在相距470米的地方交错飞过。
　　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，150年后太空飞船将难以进入太空。而俄罗斯《晨报》今年2月的文章说，到2050年，太空垃圾会达到危机的程度，近地空间的飞行将无法进行。
　　
　　太空环保任重道远
　　
　　由于大气阻力，太空垃圾最终会返回地球，并在大气里燃烧。但大气密度随着高度增加而呈指数级降低，在距地1000公里以上，大气阻力就几乎无能为力了。太空垃圾可以在这里“生活”上千年，甚至上百万年。
　　太空垃圾不能自然返回或销毁，那么怎样减少它们的威胁呢?《科学》周刊提到了《欧洲太空垃圾安全和减缓标准》一书中的两种方法:一种是改进航天器的系统设计，而不管什么类型的碰撞;另一种是减少近期内发生碰撞的概率。
　　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”，这毕竟可减少一些程度较小的伤害。
　　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公里。
　　然而，根治之法是清扫已经存在的太空垃圾。目前，已有多国声称研制出清扫技术。比如，英国萨里卫星技术公司2000年宣称，研制出了一种微型卫星，重量仅6公斤，从设计制造到发射的全部费用不超过100万美元，其上携带有微型GPS导航系统、计算机、推进装置、角度控制装置等。其工作原理是，利用摄像机追踪太空垃圾并向其靠近，最终可把太空垃圾“抓住”，然后放慢速度，与垃圾一同跌入地球大气层烧毁。
　　美国宇航局也表示，将在2003年进行“激光扫帚”试验，以清扫近地空间的垃圾。“激光扫帚”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1～10厘米的碎片。预计此项工作将历时两年，耗资两亿美元。
　　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，使其返回大气层烧毁；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。
　　包括国际天文学联合会、国际宇宙空间研究委员会在内的许多国际组织以及各航天大国，都承认近地空间太空垃圾问题的严重性。近几年来，联合国和平利用外层空间委员会每年都开会讨论这个问题。但相关的国际协议至今没有出台。
　　太空环保确实是任重而道远。
　　(赵永兵摘自《看世界》2002年第9期)
（作者：林小春）