重4吨的火箭残骸撞上月球，致命的太空垃圾该如何清除？

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重4吨的火箭残骸撞上月球，致命的太空垃圾该如何清除？

林志佳

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从人类踏入太空至今，已经产生了超过2.7万块、总重量超过8400吨的太空残骸碎片或“太空垃圾”。其中大部分垃圾来自散落的火箭零件。

重4吨的火箭残骸撞上月球，致命的太空垃圾该如何清除？

由于飞行器进入大气中产生极高的热量和机械负荷，会导致卫星解体的模拟图（图片来源：欧空局）

泛滥成灾的太空垃圾，如今开始撞击到了月球。

据网易新闻引述外媒报道，美东时间3月4日早上7点30分左右，一块在太空中飞行了七年、重约4吨的火箭残骸碎片，以每小时近5800英里（10944公里）的速度冲撞上月球背面。

目前暂时还不太清楚撞击情况，撞击坑可能要到数周乃至数月之后才会被观察到。

《科学美国人》杂志指出，这是太空中第一起太空垃圾撞击月球的意外案例，预计该撞击坑直径可能会达到20米左右。

美国宇航局（NASA）已经表示，他们正在征召一架轨道飞行器到达事故地点，以确认撞击现场的具体信息。

实际上，过去六十年来，随着美国、俄罗斯（苏联）等航空航天大国不断部署的火箭、卫星等飞行器与载荷寿终正寝，一直将航天器撞向月球，以处理它们或研究它们形成的陨石坑，造成的太空垃圾日积月累，近地轨道上拥堵状况严重。

2021年11月，韩国“阿里郎3号”卫星险些被一块高速飞行的太空垃圾击中。垃圾与卫星之间的最近距离，一度只有62米，该卫星通过紧急上升高度才躲过一劫；而在今年2月初，马斯克的SpaceX公司在发射过程中出现事故，由于遭遇了地磁风暴，发射的49颗星链卫星中，有40颗卫星坠落地球大气层，且被烧毁。

尽管10年前已有科学家疾呼接近极限，但各国围绕谁制造太空垃圾的争执还在继续，相关的国际共识或法规仍未制定，太空垃圾的清理工作成为悬案。

有分析指出，预计到2035年，太空碎片监控和追踪市场规模将达到一亿美元以上。

近日接受钛媒体App独家采访时，商业卫星及地面应用研发商“微纳星空”创始人兼总经理高恩宇表示，对于太空中航天器造成太空垃圾的在轨管理，确实是需要统一进行，而且这不是一个国家的事情，更多是全人类的事情。

不过高恩宇也指出，目前并不存在太空资源已经拥挤到像地面停车这种需求，太空中的相互碰撞是一种非常低的概率事件。NASA科学家曾表示，太空中的相互碰撞几率已低至1000万分之几左右.

太空飞行器入轨图，白色就是实际在轨管理的卫星、火箭产品（来源：NASA）

总量超8400吨，太空垃圾会造成什么影响？

首先要明确的是，太空垃圾主要指废弃的卫星残骸和其他没有彻底焚烧的金属碎片。

随着航天器退役、自然解体或意外碰撞，这些无法被各国使用的人造废弃物及其衍生物开始降落到低轨，环绕地球飞行，却毫无用处，于是被统称为“太空垃圾”。

据估算，目前有大约90万片大小、介于指甲盖到保龄球的太空碎片。而它们主要集中在500千米至800千米高度的轨道上，这里也是现役卫星运行所处轨道。

根据美国宇航局（NASA）以及美国空间监视网 (SSN) 数据显示，从人类踏入太空至今，已经产生了超过2.7万块、总重量超过8400吨的太空残骸碎片或“太空垃圾”。其中大部分垃圾来自散落的火箭零件。

实际上，太空垃圾并非自古以来就存在，至少在1957年之前，太空是很“寂静”的。

不过随着经济、国防、科研的需求，人类开始不断开发空间资源，形形色色的航天器来到了外空间，除了地外探索，如火星、月球探测等，大多数卫星都集中在地球周围，而航空器就不可避免地产生大量碎片。有媒体统计过，这些“太空垃圾”前五大来源国分别是俄罗斯、美国、中国、法国和印度。

它们以接近3万公里的时速运行，对卫星、火箭、空间站构成一定威胁，平均每年就会有一颗卫星被太空碎片击毁。而太空碎片相撞并引发连串撞击，直至将所有航天器损毁，会导致卫星运行轨道整体污染，即“凯斯勒现象效应”。

虽然今天是第一起太空垃圾与月球相撞事件，但这并不是第一次人造物体在月球坠毁。

早在1985年，苏联（俄罗斯）就用导弹撞毁了美国在1979年发射的一枚观测卫星，该反卫星武器直接威胁到了处于美苏冷战中的美国。

到了1996年，一颗法国卫星被十年前爆炸的法国火箭碎片击中并损坏，随后碎片在月球中坠毁。

2007年，太空碎片数量激增，中国在一次试验中击毁了1999年发射的“风云-1C”气象卫星。

两年之后的2009年，美国“铱33”通信卫星与俄罗斯报废的“宇宙2251”卫星发生碰撞，增加了2300多块可追踪的大型碎片和更多较小的碎片。这两次事件都在很长一段时间内产生持续性的后果。

如今这次火箭碎片与月球意外相撞事件，是由美国卡塔琳娜巡天望远镜发现的，随后被命名为WE0913A。

但WE0913A并不像小行星那样围绕太阳运行，而是绕地球运行，为此美国天文学家比尔·格雷 (Bill Gray) 怀疑其是人造物体，并于2015年3月首次预测该物体将与月球相撞。
动画显示了火箭运动撞击轨迹。绿色路线是撞击月球的模拟动作，白色路线是撞击前绕地球的运动状态（来源：WSJ）

动画显示了火箭运动撞击轨迹。绿色路线是撞击月球的模拟动作，白色路线是撞击前绕地球的运动状态（来源：WSJ）

由于其撞击到月球背面，因此科学家无法在一段时间内观测到撞击坑，直到环绕月球运行的卫星运行到合适的轨道才能观察到相关情况，以此帮助他们更好地了解月球地表下的科学现象以及撞击影响。而月球上布满了自然形成的撞击坑，估计数量超过10万个。

不过目前，大家对这次撞击月球的火箭残骸信息有所争议。此前比尔·格雷指出，火箭残骸可能来源于马斯克的SpaceX于2015年发射的一枚猎鹰火箭，但也有分析认为是来自中国的飞行器。这一争议结论则需要飞行器发现撞击现场才能确定。

值得一提的是，美国哈佛-史密松天体物理学中心科学家乔纳森·麦克道尔威尔（Jonathan McDowell）就指出，“太空垃圾”数量与风险正不断增加。

他发现SpaceX发射上天的800多颗星链卫星中，大约有3%因故障而失效，造成的太空垃圾，即产生的“死”卫星最终可能会达到1200多颗。

解决手段：追踪监测、清除垃圾

面对太空垃圾，各国都在积极行动，从规避，到预防和防护监测，再到清除。

目前，人类解决太空垃圾问题最有效的解决手段主要包括追踪监测、清除垃圾两种。

其中，追踪太空碎片的传统方式包括雷达和光学仪器。

2014年8月，美国提出“太空篱笆”项目计划，让军工巨头洛克希德·马丁公司和澳大利亚光电技术公司EOS签约，合作追踪太空碎片，用关穴和激光技术搜寻、跟踪并识别太空残骸，合作内容包括在澳大利亚新建追踪站，使用雷达来跟踪大约20万件太空垃圾。

2017年12月，科学家研发出一种太空追踪设备，在国际空间站实验舱外连接了一个工具箱大小的碎片感应器，随空间站围地球轨道运行，探测毫米级碎片，以及碎片撞击所有物质的数据，辨别撞击物是太空陨石还是人造垃圾。

太空大国俄罗斯则与巴西签署设置新的太空碎片追踪望远镜协议，包括设立或运营地面感应器系统和太空望远镜网络等，用来追踪太空碎片相关数据。

另一方面，由于太空垃圾数量巨大，造成追踪难度越来越高，目前各国正在测试多种清除太空垃圾的方法，包括发射捕捉太空垃圾的“鱼叉捕捉器”、磁铁和大网等。

2016年，日本发射“鹳”号货运飞船，为国际空间站运送给养的同时，测试清除太空垃圾技术。

该飞船在太空飞行途中释放出一条金属导索，使其吸附到太空垃圾的表面，通过金属导索向其放电，利用物体在磁场中通电后会发生运动的原理，让其减速。在低于围绕地球旋转所需的速度后，坠入大气层，与大气层摩擦烧毁。

2018年6月，欧洲发射了一枚卫星，测试太空垃圾清理回收的可能性。测试的关键技术包括：视觉导航系统、捕捉碎片的网和叉、迫使碎片减速后脱离轨道坠入大气层的装置。

其中“太空鱼叉”可以击碎较大的太空垃圾，尺寸与钢笔相仿，垃圾则直接通过搜集网和脱轨装置进入大气层自行焚毁。

2019年，欧洲航天局宣布，委托一家名为ClearSpace公司，计划在2025年开展人类第一个太空垃圾清理任务，由清理卫星ClearSpace 1执行任务。通过环绕地球运行的卫星，耐心织网，慢慢接近垃圾，然后俘获它们，再开启返回推进器，将携带太空垃圾返程，而返程过程中这些垃圾会在大气层焚毁，一起坠回地球。

高恩宇对钛媒体App表示，目前全球清理太空垃圾的行动是有一定效果的。中国研发的卫星产品是可以保证其在目标轨道上持续正常运行，而在末期会自动陨落，进入大气再烧毁，从而减少“太空垃圾”风险。

“（我们卫星）进入轨道的方式，和SpaceX的星链是不同的。星链是火箭先把卫星送入200~300公里的轨道，之后卫星要自己再爬升300公里左右，进入500~600公里目标轨道。而中国发射的火箭，是把卫星直接送入500多公里的目标轨道，是不需要飞行自己变轨的，所以就不存在卫星变轨可能会发生故障，从而停留在过度轨道当中。”高恩宇对钛媒体App表示，星链造成的太空垃圾更多是变轨、制造过程中未达最高水准所造成的。

在他看来，尽管卫星是有寿命的，但中国的卫星会搭载着电推进的变轨装置，在末期自动陨落、坠入大气，是不会产生影响空间站运行的太空垃圾的。

不过高恩宇也强调，随着深空的正常化，“太空垃圾”必须要进行治理。

“由中国发射的卫星，无论是体制内的还是体制外的，大家都有义务要对空间碎片减缓，做出自己的努力。”他说。

（本文首发钛媒体App，作者｜林志佳）

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