由于飛行器進(jìn)入大氣中產(chǎn)生極高的熱量和機(jī)械負(fù)荷，會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星解體的模擬圖 （圖片來源：歐空局）

泛濫成災(zāi)的太空垃圾，如今開始撞擊到了月球。

據(jù)網(wǎng)易新聞引述外媒報(bào)道，美東時(shí)間3月4日早上7點(diǎn)30分左右，一塊在太空中飛行了七年、重約4噸的火箭殘骸碎片，以每小時(shí)近5800英里（10944公里）的速度沖撞上月球背面。

目前暫時(shí)還不太清楚撞擊情況，撞擊坑可能要到數(shù)周乃至數(shù)月之后才會(huì)被觀察到。

《科學(xué)美國(guó)人》雜志指出，這是太空中第一起太空垃圾撞擊月球的意外案例，預(yù)計(jì)該撞擊坑直徑可能會(huì)達(dá)到20米左右。

美國(guó)宇航局（NASA）已經(jīng)表示，他們正在征召一架軌道飛行器到達(dá)事故地點(diǎn)，以確認(rèn)撞擊現(xiàn)場(chǎng)的具體信息。

實(shí)際上，過去六十年來，隨著美國(guó)、俄羅斯（蘇聯(lián)）等航空航天大國(guó)不斷部署的火箭、衛(wèi)星等飛行器與載荷壽終正寢，無法被各國(guó)使用的人造廢棄物及其衍生物開始降落到低軌，造成的太空垃圾日積月累，近地軌道上擁堵狀況嚴(yán)重。

2021年11月，韓國(guó)“阿里郎3號(hào)”衛(wèi)星險(xiǎn)些被一塊高速飛行的太空垃圾擊中。垃圾與衛(wèi)星之間的最近距離，一度只有62米，該衛(wèi)星通過緊急上升高度才躲過一劫；而在今年2月初，馬斯克的SpaceX公司在發(fā)射過程中出現(xiàn)事故，由于遭遇了地磁風(fēng)暴，發(fā)射的49顆星鏈衛(wèi)星中，有40顆衛(wèi)星墜落地球大氣層，且被燒毀。

盡管10年前已有科學(xué)家疾呼接近極限，但各國(guó)圍繞誰制造太空垃圾的爭(zhēng)執(zhí)還在繼續(xù)，相關(guān)的國(guó)際共識(shí)或法規(guī)仍未制定，太空垃圾的清理工作成為懸案。

有分析指出，預(yù)計(jì)到2035年，太空碎片監(jiān)控和追蹤市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到一億美元以上。 

近日接受鈦媒體App獨(dú)家采訪時(shí)，商業(yè)衛(wèi)星及地面應(yīng)用研發(fā)商“微納星空”創(chuàng)始人兼總經(jīng)理高恩宇表示，對(duì)于太空中航天器造成太空垃圾的在軌管理，確實(shí)是需要統(tǒng)一進(jìn)行，而且這不是一個(gè)國(guó)家的事情，更多是全人類的事情。

不過高恩宇也指出，目前并不存在太空資源已經(jīng)擁擠到像地面停車這種需求，太空中的相互碰撞是一種非常低的概率事件。NASA科學(xué)家曾表示，太空中的相互碰撞幾率已低至1000萬分之幾左右。

太空飛行器入軌圖，白色就是實(shí)際在軌管理的衛(wèi)星、火箭產(chǎn)品（來源：NASA）

總量超8400噸，太空垃圾會(huì)造成什么影響？

首先要明確的是，太空垃圾主要指廢棄的衛(wèi)星殘骸和其他沒有徹底焚燒的金屬碎片。

隨著航天器退役、自然解體或意外碰撞，這些無法被各國(guó)使用的人造廢棄物及其衍生物開始降落到低軌，環(huán)繞地球飛行，卻毫無用處，于是被統(tǒng)稱為“太空垃圾”。

據(jù)估算，目前有大約90萬片大小、介于指甲蓋到保齡球的太空碎片。而它們主要集中在500千米至800千米高度的軌道上，這里也是現(xiàn)役衛(wèi)星運(yùn)行所處軌道。

根據(jù)美國(guó)宇航局（NASA）以及美國(guó)空間監(jiān)視網(wǎng) (SSN) 數(shù)據(jù)顯示，從人類踏入太空至今，已經(jīng)產(chǎn)生了超過2.7萬塊、總重量超過8400噸的太空殘骸碎片或“太空垃圾”。其中大部分垃圾來自散落的火箭零件。

實(shí)際上，太空垃圾并非自古以來就存在，至少在1957年之前，太空是很“寂靜”的。

不過隨著經(jīng)濟(jì)、國(guó)防、科研的需求，人類開始不斷開發(fā)空間資源，形形色色的航天器來到了外空間，除了地外探索，如火星、月球探測(cè)等，大多數(shù)衛(wèi)星都集中在地球周圍，而航空器就不可避免地產(chǎn)生大量碎片。有媒體統(tǒng)計(jì)過，這些“太空垃圾”前五大來源國(guó)分別是俄羅斯、美國(guó)、中國(guó)、法國(guó)和印度。

它們以接近3萬公里的時(shí)速運(yùn)行，對(duì)衛(wèi)星、火箭、空間站構(gòu)成一定威脅，平均每年就會(huì)有一顆衛(wèi)星被太空碎片擊毀。而太空碎片相撞并引發(fā)連串撞擊，直至將所有航天器損毀，會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星運(yùn)行軌道整體污染，即“凱斯勒現(xiàn)象效應(yīng)”。

雖然今天是第一起太空垃圾與月球相撞事件，但這并不是第一次人造物體在月球墜毀。

早在1985年，蘇聯(lián)（俄羅斯）就用導(dǎo)彈撞毀了美國(guó)在1979年發(fā)射的一枚觀測(cè)衛(wèi)星，該反衛(wèi)星武器直接威脅到了處于美蘇冷戰(zhàn)中的美國(guó)。

到了1996年，一顆法國(guó)衛(wèi)星被十年前爆炸的法國(guó)火箭碎片擊中并損壞，隨后碎片在月球中墜毀。

2007年，太空碎片數(shù)量激增，中國(guó)在一次試驗(yàn)中擊毀了1999年發(fā)射的“風(fēng)云-1C”氣象衛(wèi)星。

兩年之后的2009年，美國(guó)“銥33”通信衛(wèi)星與俄羅斯報(bào)廢的“宇宙2251”衛(wèi)星發(fā)生碰撞，增加了2300多塊可追蹤的大型碎片和更多較小的碎片。這兩次事件都在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生持續(xù)性的后果。

如今這次火箭碎片與月球意外相撞事件，是由美國(guó)卡塔琳娜巡天望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的，隨后被命名為WE0913A。

但WE0913A并不像小行星那樣圍繞太陽(yáng)運(yùn)行，而是繞地球運(yùn)行，為此美國(guó)天文學(xué)家比爾·格雷 (Bill Gray) 懷疑其是人造物體，并于2015年3月首次預(yù)測(cè)該物體將與月球相撞。

動(dòng)畫顯示了火箭運(yùn)動(dòng)撞擊軌跡。綠色路線是撞擊月球的模擬動(dòng)作，白色路線是撞擊前繞地球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（來源：WSJ）

由于其撞擊到月球背面，因此科學(xué)家無法在一段時(shí)間內(nèi)觀測(cè)到撞擊坑，直到環(huán)繞月球運(yùn)行的衛(wèi)星運(yùn)行到合適的軌道才能觀察到相關(guān)情況，以此幫助他們更好地了解月球地表下的科學(xué)現(xiàn)象以及撞擊影響。而月球上布滿了??自然形成的撞擊坑，估計(jì)數(shù)量超過10萬個(gè)。

不過目前，大家對(duì)這次撞擊月球的火箭殘骸信息有所爭(zhēng)議。此前比爾·格雷指出，火箭殘骸可能來源于馬斯克的SpaceX于2015年發(fā)射的一枚獵鷹火箭，但也有分析認(rèn)為是來自中國(guó)的飛行器。這一爭(zhēng)議結(jié)論則需要飛行器發(fā)現(xiàn)撞擊現(xiàn)場(chǎng)才能確定。

值得一提的是，美國(guó)哈佛-史密松天體物理學(xué)中心科學(xué)家喬納森·麥克道爾威爾（Jonathan McDowell）就指出，“太空垃圾”數(shù)量與風(fēng)險(xiǎn)正不斷增加。

他發(fā)現(xiàn)SpaceX發(fā)射上天的800多顆星鏈衛(wèi)星中，大約有3%因故障而失效，造成的太空垃圾，即產(chǎn)生的“死”衛(wèi)星最終可能會(huì)達(dá)到1200多顆。

解決手段：追蹤監(jiān)測(cè)、清除垃圾

面對(duì)太空垃圾，各國(guó)都在積極行動(dòng)，從規(guī)避，到預(yù)防和防護(hù)監(jiān)測(cè)，再到清除。

目前，人類解決太空垃圾問題最有效的解決手段主要包括追蹤監(jiān)測(cè)、清除垃圾兩種。

其中，追蹤太空碎片的傳統(tǒng)方式包括雷達(dá)和光學(xué)儀器。

2014年8月，美國(guó)提出“太空籬笆”項(xiàng)目計(jì)劃，讓軍工巨頭洛克希德·馬丁公司和澳大利亞光電技術(shù)公司EOS簽約，合作追蹤太空碎片，用關(guān)穴和激光技術(shù)搜尋、跟蹤并識(shí)別太空殘骸，合作內(nèi)容包括在澳大利亞新建追蹤站，使用雷達(dá)來跟蹤大約20萬件太空垃圾。

2017年12月，科學(xué)家研發(fā)出一種太空追蹤設(shè)備，在國(guó)際空間站實(shí)驗(yàn)艙外連接了一個(gè)工具箱大小的碎片感應(yīng)器，隨空間站圍地球軌道運(yùn)行，探測(cè)毫米級(jí)碎片，以及碎片撞擊所有物質(zhì)的數(shù)據(jù)，辨別撞擊物是太空隕石還是人造垃圾。

太空大國(guó)俄羅斯則與巴西簽署設(shè)置新的太空碎片追蹤望遠(yuǎn)鏡協(xié)議，包括設(shè)立或運(yùn)營(yíng)地面感應(yīng)器系統(tǒng)和太空望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)等，用來追蹤太空碎片相關(guān)數(shù)據(jù)。

另一方面，由于太空垃圾數(shù)量巨大，造成追蹤難度越來越高，目前各國(guó)正在測(cè)試多種清除太空垃圾的方法，包括發(fā)射捕捉太空垃圾的“魚叉捕捉器”、磁鐵和大網(wǎng)等。

2016年，日本發(fā)射“鸛”號(hào)貨運(yùn)飛船，為國(guó)際空間站運(yùn)送給養(yǎng)的同時(shí)，測(cè)試清除太空垃圾技術(shù)。

該飛船在太空飛行途中釋放出一條金屬導(dǎo)索，使其吸附到太空垃圾的表面，通過金屬導(dǎo)索向其放電，利用物體在磁場(chǎng)中通電后會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)的原理，讓其減速。在低于圍繞地球旋轉(zhuǎn)所需的速度后，墜入大氣層，與大氣層摩擦燒毀。

2018年6月，歐洲發(fā)射了一枚衛(wèi)星，測(cè)試太空垃圾清理回收的可能性。測(cè)試的關(guān)鍵技術(shù)包括：視覺導(dǎo)航系統(tǒng)、捕捉碎片的網(wǎng)和叉、迫使碎片減速后脫離軌道墜入大氣層的裝置。

其中“太空魚叉”可以擊碎較大的太空垃圾，尺寸與鋼筆相仿，垃圾則直接通過搜集網(wǎng)和脫軌裝置進(jìn)入大氣層自行焚毀。

2019年，歐洲航天局宣布，委托一家名為ClearSpace公司，計(jì)劃在2025年開展人類第一個(gè)太空垃圾清理任務(wù)， 由清理衛(wèi)星ClearSpace 1執(zhí)行任務(wù)。通過環(huán)繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星，耐心織網(wǎng)，慢慢接近垃圾，然后俘獲它們，再開啟返回推進(jìn)器，將攜帶太空垃圾返程，而返程過程中這些垃圾會(huì)在大氣層焚毀，一起墜回地球。

高恩宇對(duì)鈦媒體App表示，目前全球清理太空垃圾的行動(dòng)是有一定效果的。中國(guó)研發(fā)的衛(wèi)星產(chǎn)品是可以保證其在目標(biāo)軌道上持續(xù)正常運(yùn)行，而在末期會(huì)自動(dòng)隕落，進(jìn)入大氣再燒毀，從而減少“太空垃圾”風(fēng)險(xiǎn)。

“（我們衛(wèi)星）進(jìn)入軌道的方式，和SpaceX的星鏈?zhǔn)遣煌?。星鏈?zhǔn)腔鸺劝研l(wèi)星送入200~300公里的軌道，之后衛(wèi)星要自己再爬升300公里左右，進(jìn)入500~600公里目標(biāo)軌道。而中國(guó)發(fā)射的火箭，是把衛(wèi)星直接送入500多公里的目標(biāo)軌道，是不需要飛行自己變軌的，所以就不存在衛(wèi)星變軌可能會(huì)發(fā)生故障，從而停留在過度軌道當(dāng)中。”高恩宇對(duì)鈦媒體App表示，星鏈造成的太空垃圾更多是變軌、制造過程中未達(dá)最高水準(zhǔn)所造成的。

在他看來，盡管衛(wèi)星是有壽命的，但中國(guó)的衛(wèi)星會(huì)搭載著電推進(jìn)的變軌裝置，在末期自動(dòng)隕落、墜入大氣，是不會(huì)產(chǎn)生影響空間站運(yùn)行的太空垃圾的。

不過高恩宇也強(qiáng)調(diào)，隨著深空的正?；?，“太空垃圾”必須要進(jìn)行治理。

“由中國(guó)發(fā)射的衛(wèi)星，無論是體制內(nèi)的還是體制外的，大家都有義務(wù)要對(duì)空間碎片減緩，做出自己的努力。”他說。

（本文首發(fā)鈦媒體App，作者｜林志佳） 

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