太空垃圾：私有企業持續推動衛星發射引起天文學家擔憂

2020-09-03 天文在線

越來越多衛星的發射讓近地軌道變得越來越擁擠，這會阻礙對太空中遠處物體的觀察，也會對衛星和其他太空飛行器造成影響。採取措施清除現有碎片、多餘的衛星可以解決太空垃圾的問題，這樣人類通往太空的道路才能真正打開。

太空垃圾使近地軌道變得擁擠。

1957年，斯普特尼克1號（人造地球衛星1號）發射升空，從那時起，越來越多的衛星發射到太空，近地軌道愈加擁擠，時至今日至少有2200顆衛星環繞地球。那些衛星與運載火箭分解、碰撞和爆炸後的殘骸一起充斥著近地軌道，遠遠看去，這些太空碎片擁簇著，就像籠罩著一團霧氣。

如今，這一情況愈演愈烈。SpaceX星鏈計劃發射了最新一批60顆衛星，現已有總計超過500顆星鏈衛星漫步在近地軌道，這項計劃目的是為全人類提供低廉的衛星網際網路服務，最終將在地球近地軌道覆蓋12000顆衛星。

雪上加霜地是，亞馬遜的衛星計劃，加拿大Telesat公司的低軌星座項目以及同等規模的衛星星座規劃層出不窮，這將使地球近地軌道變得更加擁擠。

太空碎片的大小從幾微米到幾十米不等。斯克萊德大學的航空航天工程師斯圖爾特·格雷製造了一臺效果驚人的可視儀，通過這臺儀器找到了近地軌道上2萬多個超過4英寸（10米）的機械碎片。但是還有大量0.04英寸（1毫米）甚至更小的微粒存在。

探索宇宙的信息之窗將要關閉？

夜空中這些移動著的發光物體日益增加，業餘天文學家對此表達了擔憂，他們的疑慮也許對專業人士來說更值得關注。

對於在地面上觀察星空的天文學家來說，近地軌道愈加擁擠是不可避免的結局。衛星明亮的表面能夠反射太陽光——造成一束光直射地表的現象。像這樣集中且突然的光束要比弱光源強烈，從天文學家的觀測結果來看尤為明顯，而且阻礙了觀測遠地天體的視線。

人們在現有的光學望遠鏡上已花費數十億資金，在未來十年，將會在新平臺上投入更多資金，例如在智利阿塔卡馬高原正在修建的歐洲極大望遠鏡。在巨大財力的支持下，觀測時間的競爭尤為激烈，所以任何來自衛星反射的潛在威脅都需要嚴謹處理，否則某些觀測結果會使我們對宇宙產生曲解。

SpaceX已公開承諾星鏈計劃不會讓目前形勢更加嚴峻，並宣布他們已採取措施，降低衛星對天文觀測的影響——檢測黑色塗層是否能降低衛星的可見度，必要時調整部分衛星的軌道。

SpaceX已發射了計劃衛星的3%，不管怎樣他們回應了天文學家提出的疑慮，其他相關機構也正面回應他們的衛星星座規劃將不會對天文觀測造成更大的影響。這使得問題的解決有了希望。

近地軌道擁堵不堪也對衛星和太空飛行器有影響，其中也包括載人航天飛船。衛星需要達到一定速度以掙脫地球引力才能到達預定軌道，這一特定速度取決於距離地面的高度，距離地球越近，其軌道速度越快。

距離地面124英裡（200千米）的衛星，所需軌道速度約17000英裡/時（約7.4米/秒）。在同一軌道中衛星或是其他太空飛行器脫落的任一物體都保持相同的軌道速度。如果與脫落物體相撞，其綜合速度可能達到34000英裡/時（在正面相撞的情況下），其巨大的衝擊力會對太空人和空間站產生嚴重影響——就像2013年的電影「地心引力」中驚心動魄的開場一樣。

衛星和太空飛行器上裝有衝擊防護罩，在距離撞擊不到0.4英寸(1cm)時會使其停止運動。最好的情形是防護罩會發揮它的作用——即使產生的電磁脈衝會干擾太空飛行器的電子系統。而最壞的結果是巨大的太空垃圾碎片穿透太空飛行器，使其內部受損、崩裂，進而導致太空飛行器無法安全執行任務。

很多太空機構，諸如NASA(美國國家航空航天局)和ESA（歐洲航天局），為此而設立了軌道碎片研究項目，通過觀察這些碎片制定相應策略,以減少太空垃圾帶來的麻煩。

如今，還有一個問題亟待解決。我們不斷開發利用太空並使其商業化，同時也增加了風險——軌道碎片與太空飛行器相撞。因此，無論是國立機構還是商業機構，都必須正視這一問題，努力做到大力支持相關措施的實施，清除現存殘骸碎片，降低災難事件發生概率；清除多餘衛星及太空飛行器，減少隱患。例如，碎片清理（RemoveDebris）衛星利用其裝載的「魚叉」來捕獲太空垃圾。

總而言之，清除太空垃圾迫在眉睫，唯有到真正解決的那一天，我們望向太空的視野才會更加清晰明亮，通往太空的道路才會更加寬廣無阻。

作者:

FY:夏月星夕

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