向垃圾宣戰!2050年,太空回收站有望清理100萬顆太空垃圾

【獵雲網（微信號：ilieyun）】8月6日報導 （編譯：張璐璐）

編者註：本文作者是諾丁漢大學（University of Nottingham）基礎工程和物理科學教學副教授Jez Turner。

包括工作衛星、「退休」衛星以及曾用於宇宙探索的舊火箭在內，大約有2.2萬個大型物體環繞著地球運轉。如果把所有所有物體計算在內，上至太空人在太空遨遊時丟棄的設備，下至衛星碰撞產生大小約為1釐米的碎片，那麼地球軌道上大約有100萬顆太空垃圾。

當然，這個數字可能也只是保守估計。隨著衛星和火箭發射數量逐年上漲，它們與太空垃圾相撞的可能性也越來越大。一顆衛星的故障可能導致電視信號異常，增大天氣預報的誤差，造成飛機無法正常航行，或者人們很有可能根本意識不到一場龍捲風正在逼近。

清理太空垃圾無法一蹴而就，一個長期的解決方案迫在眉睫。一個由世界各地大學學者組成的聯盟——Gateway Earth Development Group提議，將這一潛在的災難轉變為一種資源：一個可以回收舊衛星和其他垃圾的全功能空間站——Gateway Earth將於2050年前啟動並運行。

衛星的主要軌道有兩種：近地軌道（LEO）和地球同步軌道（GEO）。近地軌道與距球相距約200至1000公裡，國際空間站和數千顆其他衛星每90分鐘在此環繞地球一周。地球同步軌道則位於3.6萬公裡的高空，作用力使衛星停留在軌道內相同的位置。地球同步軌道上的衛星相對於地球上方的某一點靜止，因此這使得它們對天氣預報和通信的作用巨大。

異常擁擠的近地軌道極大地增加了碰撞風險，碎片數量之大使其足以與其他衛星相撞，而碎片數量也由於連鎖反應越來越多。最終，整個軌道可能由於碎片過量陷入癱瘓。目前，儘管大量碎片已經散落在近地軌道，但是碎片移除技術也已經處於開發和測試階段。然而，對地球同步軌道而言，情況要複雜得多。

在地球靜止軌道，當一顆衛星的生命接近尾聲時，其所有者會將其置於一個更高的「墓地」軌道上，使其漂浮在距離國際商定保護區約300至400公裡處。但是在地球靜止軌道中，只有80%的「退休」衛星能夠進入「墓地」軌道。剩下的20%則需緊急處理，此時，太空回收設施就發揮了作用。

「墓地」軌道實際上相當於一個無人看管的廢棄垃圾場，明亮的閃光依稀可見。據稱，未用盡的燃料或未降解的電池可能引發衛星爆炸，而爆炸碎片將落回地球靜止軌道，並對軌道上的衛星產生威脅。

當前的法律並不支持集體解決太空垃圾問題。哪怕一顆失控的衛星正朝著一顆運行正常、價值數十億美元的衛星飛去，國際協議也禁止在未經衛星所有者許可的情況下採取行動，即便可能僅需一架無人機介入就能將其送入「墓地」軌道。

通過修復、再利用或回收地球軌道上的衛星和「太空垃圾」，這種材料可以用來建造未來的太空飛行器或探測前哨站，比如月球基地。使用漂浮的垃圾不僅免去了發射成本，同時減少了太空垃圾。這相當於在英國建造房屋時就地取材，而不是從澳大利亞進口磚塊。

回收衛星不僅可以為更多的太空建設提供原材料，還可以為其提供資金來源。研究表明，在離地球150公裡遠的軌道上，Gateway Earth可以進入整個地球靜止軌道。必要時，整個衛星都可以由太空無人機送入太空回收中心進行處理。

提供這些服務每年可創收逾80億美元，但是相應的太空回收法早已過時、有待修改。幸運的是，聯合國正在為此努力。

即使衛星無法繼續使用，但外殼另有用處。從太空垃圾中回收的一些材料經過研磨，可用於Gateway Earth的三維列印輻射屏障。研究表明，15年後，廢棄衛星太陽能電池板的效率下降到24%左右。因此，可以收集這些電池板為空間站提供動力。

在未來，Gateway Earth有望成為太空酒店、衛星和太空飛行器設施，以及行星間的太空飛行器燃料中心。我們需要一個類似於「藍色星球2（Blue Planet 2）」的機遇，向人類敲響警鐘。雖然來日方長，但是清理地球軌道的計劃必須馬上付諸行動。在未來十年內，計劃將發射150顆新的地球靜止軌道衛星，這將大大增加碰撞的風險。