太空垃圾就是人們探索太空的過程中產(chǎn)生的廢物，如今地球已被太空垃圾包裹怎么處理?下面是小編整理的地球已被太空垃圾包裹怎么處理，以供參考，歡迎大家收藏并分享喲!

地球已被太空垃圾包裹怎么處理?

雖然人類已經(jīng)可以對(duì)部分太空垃圾進(jìn)行有效的編目管理，但對(duì)于如何批量處理太空垃圾，目前仍然缺乏直接高效的辦法。專家認(rèn)為，要區(qū)分太空垃圾所處的軌道高低和體積大小，有針對(duì)性地采取不同手段進(jìn)行處理。

不久前，一大塊俄羅斯太空垃圾靠近國際空間站，導(dǎo)致國際空間站不得不進(jìn)行機(jī)動(dòng)規(guī)避，這也導(dǎo)致了宇航員原本預(yù)定的太空行走計(jì)劃被迫中斷。而這種事件并非個(gè)例。2022年12月15日，俄羅斯“聯(lián)盟MS-22”號(hào)飛船發(fā)生泄漏事件，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)該飛船存在一個(gè)0.8毫米的洞，可能是由微隕石或小塊太空垃圾造成的。

近地軌道空間雖然廣闊，但除了衛(wèi)星以及飛行器外，其實(shí)早已遍布大大小小的太空垃圾，擁擠不堪。隨著人類航天發(fā)射活動(dòng)密集進(jìn)行，有可能會(huì)對(duì)航天任務(wù)造成損害的太空垃圾治理問題再次引發(fā)廣泛關(guān)注。

微小的太空垃圾碎片數(shù)量可能上億

如果能夠給地球拍個(gè)全景圖片，并將地球空間軌道上目前能夠被監(jiān)測(cè)到的空間碎片以及失效衛(wèi)星等太空垃圾全部標(biāo)記出來，我們將會(huì)看到一幅非常震撼的畫面：地球已經(jīng)被密密麻麻的太空垃圾包裹。

在這些太空垃圾中，既有小到需要以毫米計(jì)算的碎片，如航天器外部因強(qiáng)烈的紫外線照射而脫落的油漆碎片等;也有長數(shù)米、重?cái)?shù)噸的大型物體，如失效衛(wèi)星、太陽能電池板等。

在太空垃圾的數(shù)量分布上，存在著體積越小、數(shù)量越多的規(guī)律。由于不同機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)方法并不一致，國際航天界對(duì)于空間軌道中存在的太空垃圾總量尚無準(zhǔn)確定論。但大致可以確定，目前空間軌道中直徑在10厘米以上的太空垃圾不少于2萬個(gè)，直徑在1厘米以上、10厘米以下的太空垃圾則有數(shù)十萬個(gè)，直徑小于1厘米的則可能達(dá)到上億個(gè)。

數(shù)量如此龐大的太空垃圾是有人故意亂扔的嗎?答案當(dāng)然是否定的。雖然國際空間站曾多次丟棄過氨罐、相機(jī)腳架等，甚至還于2021年扔出過一塊重約2.5噸的舊太陽能電池板，但這些物體在短暫繞地球旋轉(zhuǎn)后便會(huì)落入地球大氣，并在大氣中燃燒殆盡，因此并不會(huì)成為長期在軌的太空垃圾。

國際宇航聯(lián)空間運(yùn)輸委員會(huì)副主席楊宇光告訴科技日?qǐng)?bào)記者，事實(shí)上，除了少數(shù)因達(dá)到使用壽命或因?yàn)楣收隙У男l(wèi)星等航天器外，大多數(shù)太空垃圾，尤其是數(shù)量巨大但體積微小的碎片垃圾，主要是由失效航天器解體或太空垃圾之間碰撞造成的?！笆Ш教炱鳌⒋笏槠怏w或碰撞后會(huì)形成大量小碎片，小碎片之間還可能會(huì)繼續(xù)發(fā)生碰撞，產(chǎn)生數(shù)量更多、體積更小的碎片。”楊宇光說，于是在一次次解體或碰撞中，大量太空垃圾被制造出來。

除了體積和數(shù)量之間存在相關(guān)關(guān)系，太空垃圾在軌道分布上也有一定規(guī)律。楊宇光表示，軌道高度在500—1000公里的區(qū)域是太空垃圾的“重災(zāi)區(qū)”，“首先這個(gè)范圍內(nèi)過去存在著大量衛(wèi)星，互相之間發(fā)生碰撞的可能性較大。其次是這一范圍內(nèi)大氣十分稀薄，物體繞地球旋轉(zhuǎn)的速度下降緩慢，因此在短時(shí)間內(nèi)很難脫離原軌道，墜入大氣。”而在軌道高度300—400公里區(qū)域，雖然也曾發(fā)射有大量衛(wèi)星，但該區(qū)域內(nèi)大氣密度較高，太空垃圾會(huì)在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)受大氣阻力影響降低高度，最后落入大氣中燒毀。

將太空垃圾登記在冊(cè)進(jìn)行追蹤管理

雖然太空垃圾已經(jīng)將地球團(tuán)團(tuán)圍住，但楊宇光告訴記者，目前國際上已經(jīng)能夠?qū)Υ蠖鄶?shù)具有較大威脅的太空垃圾進(jìn)行追蹤編目，監(jiān)測(cè)其運(yùn)行軌跡，從而在航天活動(dòng)中對(duì)其進(jìn)行合理規(guī)避。

楊宇光介紹道，目前追蹤監(jiān)測(cè)太空垃圾的手段主要有兩種，分別為雷達(dá)觀測(cè)和光電觀測(cè)。雷達(dá)觀測(cè)的原理是地面向天上發(fā)射無線電波，空間軌道中無論是正常工作的衛(wèi)星還是太空垃圾，都會(huì)將無線電波反射回地面。地面雷達(dá)站接收到空間物體反射回的無線電波后，對(duì)其進(jìn)行分析處理，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)太空垃圾的發(fā)現(xiàn)、編目，以及對(duì)其位置、速度等運(yùn)行信息的監(jiān)測(cè)。

區(qū)別于傳統(tǒng)的有源雷達(dá)，不久前，澳大利亞媒體報(bào)道了一種監(jiān)測(cè)太空垃圾的新方法，利用的卻是無源雷達(dá)。無源雷達(dá)自身不需要發(fā)射機(jī)來發(fā)射電磁波，主要依靠接收他源反射的微波能量來對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，通常擁有更高的靈敏度。由于地球上每時(shí)每刻都在向太空中發(fā)射大量無線電波，其中一部分便會(huì)被太空垃圾反射回地面，進(jìn)而被無源雷達(dá)接收到，實(shí)現(xiàn)對(duì)太空垃圾的監(jiān)測(cè)。楊宇光表示，該方法理論上或許可行，但實(shí)際應(yīng)用效果如何仍需進(jìn)一步了解觀察。

除了雷達(dá)觀測(cè)，常見的監(jiān)測(cè)太空垃圾的方法還有光電觀測(cè)。該手段主要利用光電望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)空間軌道中的物體，主要設(shè)備有大視場(chǎng)空間碎片光電望遠(yuǎn)鏡等，但通常其只能在物體反射太陽光的情況下才可實(shí)現(xiàn)觀測(cè)。楊宇光表示，不管是哪種觀測(cè)方法，目前都存在一定的局限性，尤其是對(duì)于微小太空垃圾的監(jiān)測(cè)仍有較大瓶頸。他進(jìn)一步介紹道：“目前人類已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)位于較低軌道的、直徑在1厘米以上，位于較高軌道的、直徑在10厘米以上的空間物體進(jìn)行追蹤。但目前都是物體越大越容易監(jiān)測(cè)，而太空垃圾則是體積越小的反而數(shù)量越多?！?/p>

成本問題制約太空垃圾治理

看得見，但不一定“摸”得著。雖然人類已經(jīng)可以對(duì)部分太空垃圾進(jìn)行有效的編目管理，但對(duì)于如何批量處理這些太空垃圾，目前仍然缺乏直接高效的辦法。楊宇光表示，直接捕獲太空垃圾進(jìn)行收集處理，當(dāng)然是人們能夠想到的最簡單且直接的辦法，但卻也是成本最高的辦法之一?！疤绽继幵诓煌壍郎?，如果要靠近它們就需要不斷變軌，變軌就需要消耗推進(jìn)劑，成本太高。因此這種辦法無法用于批量處理太空垃圾?！?/p>

楊宇光給出了他認(rèn)為未來處理太空垃圾可能行之有效的辦法，首先要區(qū)分太空垃圾所處的軌道高低和體積大小，有針對(duì)性地采取不同手段。由于空間物體繞地球運(yùn)行的軌道高度與其環(huán)繞速度有關(guān)，當(dāng)其速度降低后，其所能維持的軌道高度便會(huì)降低，因此軌道高度特別低的太空垃圾無須進(jìn)行過多干預(yù)，其受到外層大氣阻力后會(huì)逐漸降低速度，最后自主墜入大氣，燃燒殆盡。

而對(duì)處于低軌道上部且體積較小的太空垃圾來說，楊宇光認(rèn)為可以將攜帶半導(dǎo)體激光器的衛(wèi)星發(fā)射到太空中，對(duì)體積較小的太空垃圾進(jìn)行照射，高能量激光會(huì)將垃圾部分氣化，蒸氣的反作用力會(huì)減小其運(yùn)行速度，從而縮短墜落時(shí)間?！凹偃邕@顆衛(wèi)星可以繞地球旋轉(zhuǎn)相當(dāng)長的時(shí)間，那么只要它與太空垃圾擦肩而過，就可以對(duì)其進(jìn)行照射。雖然一次照射的作用可能微乎其微，但若能反復(fù)多次照射，將會(huì)產(chǎn)生顯著作用?！睏钣罟庋a(bǔ)充道，并且半導(dǎo)體激光不依賴化學(xué)燃料，只需要靠衛(wèi)星的太陽能電池板提供電力便可長久發(fā)揮作用。而對(duì)于體積較大的太空垃圾，由于其本身數(shù)量較少，因此派出航天器對(duì)其進(jìn)行捕捉清除或許是可行的方案之一。

但捕獲之后如何處理?楊宇光認(rèn)為，將其直接“扔”回大氣層內(nèi)并不可取，“那同樣需要消耗大量能量，也是不劃算的?！彼赋?，可以在捕獲后給其加裝離軌帆，幫助其快速脫離軌道，墜入大氣層。離軌帆是一種配置在衛(wèi)星等航天器上，可在太空中實(shí)現(xiàn)自主展開的薄膜結(jié)構(gòu)。其質(zhì)量非常輕，但薄膜帆面展開后像一個(gè)“大風(fēng)箏”，可以大大增加航天器的氣動(dòng)阻力，從而使其慢慢減速，逐漸脫離原軌道。楊宇光表示，雖然目前有多種清理太空垃圾的手段方法被提出，但都面臨成本較高的問題，這一方面需要世界各國繼續(xù)在技術(shù)上進(jìn)行探索，另一方面各國也應(yīng)攜手建立更加合理有效的外層空間管理機(jī)制，合力應(yīng)對(duì)太空垃圾問題。

太空垃圾的危害大嗎?

太空垃圾不僅給航天事業(yè)帶來巨大隱患，而且還污染了宇宙空間，給人類帶來災(zāi)難，尤其是核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)脫落，會(huì)造成放射性污染。美國和前蘇聯(lián)在空間的核反應(yīng)堆中有1噸的鈾—235及其他核分離物。

太空垃圾對(duì)航天器運(yùn)行的影響主要由航天器的在軌時(shí)間、被保護(hù)的面積、軌道高度和軌道傾角等因素決定，其中前3個(gè)因素是最主要的。

太空垃圾的飛行速度約為7.8千米/秒，如果撞擊到航天器表面，輕者會(huì)留下凹坑，重者會(huì)穿透航天器造成部分系統(tǒng)功能失效，甚至?xí)a(chǎn)生災(zāi)難性的后果。太空垃圾也能威脅在艙外活動(dòng)的航天員。

極小的太空垃圾由于數(shù)量多，所以可嚴(yán)重改變航天器的表面性能;稍大的太空垃圾會(huì)損壞航天器表面材料，造成撞擊坑，損傷表面器件;大的太空垃圾與航天器碰撞時(shí)，可使航天器的姿態(tài)改變，甚至改變航天器的軌道;高速撞擊的太空垃圾會(huì)使自身及被撞擊的航天器表面材料氣化為等離子體云，使航天器失效;當(dāng)太空垃圾的能量足夠大時(shí)，將穿透航天器表面，打壞置于航天器內(nèi)部的控制系統(tǒng)或有效載荷，使航天器發(fā)生爆炸或打散整個(gè)結(jié)構(gòu)。

另外，當(dāng)太空垃圾再入大氣層時(shí)，如果沒被燒毀，還會(huì)對(duì)地面的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重的威脅，尤其是以核能為動(dòng)力的航天器隕落時(shí)后果特別嚴(yán)重。比如，在20世紀(jì)70～80年代，蘇聯(lián)核動(dòng)力衛(wèi)星就曾因失控墜毀在加拿大，從而產(chǎn)生巨大恐慌。太空垃圾太多也嚴(yán)重影響空間天文觀測(cè)，碎片撞到空間望遠(yuǎn)鏡時(shí)，會(huì)使鏡體遭到損壞。

由于沙粒大小的太空垃圾所產(chǎn)生的沖擊與每小時(shí)160千米的保齡球相當(dāng)，所以直徑在幾毫米以下的小的太空垃圾也能對(duì)運(yùn)營中的航天器造成損壞。這種損害分為兩類，第一類是對(duì)航天器分系統(tǒng)表面的損害，第二類是對(duì)航天器運(yùn)行的影響。比如，美國航天飛機(jī)的窗戶就曾遭受太空垃圾的撞擊。

由于很小的碎片也能給“國際空間站”造成重創(chuàng)，所以“國際空間站”有一套避撞程序，當(dāng)這一程序監(jiān)測(cè)到有太空飛行物接近空間站并有可能發(fā)生碰撞時(shí)，就會(huì)指示空間站啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)改變運(yùn)行位置，躲避碰撞。如果“國際空間站”來不及調(diào)整軌道，那么為安全起見航天員就要躲進(jìn)飛船。

太空垃圾的產(chǎn)生方式

一是有意或無意爆炸產(chǎn)生的航天器殘骸。有意的爆炸，極大多數(shù)來自前蘇聯(lián)和美國太空戰(zhàn)的“預(yù)習(xí)”。其中前蘇聯(lián)就曾進(jìn)行了19次衛(wèi)星攔截、爆炸試驗(yàn)，給太空帶來了500～1000塊大小不等的碎塊垃圾。無意的爆炸，如1973年間，美國有7枚火箭在軌道上爆炸。1986年，歐洲發(fā)射的“阿麗亞娜”火箭剛進(jìn)入軌道就發(fā)生爆炸，其碎塊中大于10厘米的就有564塊，還有2300多塊小于10厘米的。

二是宇航員漫不經(jīng)心的過失。如1982年，宇航員瓦倫丁·列勃捷夫在進(jìn)行例行的太空行走時(shí)，他剛剛打開“禮炮7號(hào)”空間站的減壓艙門，由于近乎真空的太空所具有的巨大吸力，把宇航員們不慎留在減壓艙內(nèi)的一些螺栓、墊圈和一支鉛筆，都吸入太空，成為了太空垃圾。更令人遺憾的是，前蘇聯(lián)的一些宇航員還把在太空生活中產(chǎn)生的生活垃圾丟入太空。人們還發(fā)現(xiàn)，有一只被一名美國宇航員丟失的手套，竟在空中飄浮游蕩了20多年。

三是衛(wèi)星和火箭的殘骸。一些失去效用的衛(wèi)星，仍在軌道上飛行。雖然它們最終會(huì)因飛行速度減小，重返大氣層而與大氣層摩擦燒毀，但恐怕要在幾十年到幾百年以后。在近地空間里，還飄浮著許多火箭的殘余部分，如火箭被丟棄的金屬外殼、運(yùn)載火箭的末級(jí)殘?bào)w、散落下來的發(fā)動(dòng)機(jī)和各種銜接部件等。