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新聞分析：空間碎片 人類自己製造的航天威脅
2005年10月14日 新華網
新華網北京１０月１４日電（記者孫彥新）太空，正麵臨著越來越嚴重的“環境汙染”。
自１９５７年前蘇聯把全世界的第一顆人造衛星送上天，至今４８年的時間，人類的空間活動共製造了數以億計的空間碎片（也叫太空垃圾）。中國空間碎片行動計劃首席科學家都亨介紹，一個僅１０克重的空間碎片的太空撞擊能量，不亞於一輛以每小時１００公裏速度行駛的小汽車所產生的撞擊能量。
漫漫曆史長河中，４８年不過是人類對太空探索的小小開端，專家曾估計，如果不加防治，再過百年，空間碎片將使太空變得無法使用，太空探索可能因此而止步。
太空將有可能無法使用
據美國國家航空航天局統計，因碎片撞擊，航天飛機平均每次飛行要更換１．４１塊舷窗，航天員有時透過舷窗可以看到空間碎片飄移而過。
１９９９年６月，美國發現號航天飛機飛行１０天返回地麵，共發現６４處撞擊痕跡。
前蘇聯和平號空間站公布的圖片清晰顯示，和平號隕落前已經被空間碎片撞得千瘡百孔。
碎片撞擊的相對速度是平均每秒１０公裏，最高時達每秒１６公裏。各種尺寸的碎片都會對航天器造成危害，微小碎片累積效應會改變元器件的性能，撞擊產生的等離子體會破壞航天器供電係統，如今，數以億計的微小碎片已經成為影響航天器壽命的重要因素之一。
較大碎片撞擊會使航天器破裂、爆炸、結構解體，中國科學院空間技術與應用中心研究員龔建村介紹，這種撞擊在目前的概率極小，一旦撞上將是災難性的。迄今為止人類通過軌道計算確認了三起嚴重的太空相撞事件：
１９９１年１２月底，俄羅斯一顆失效衛星“宇宙１９３４”撞上了本國另一個衛星“宇宙９２６”釋放出來的大碎片，前者一分為二，後者零碎到無法跟蹤。
１９９６年７月２４日，一塊美國“阿麗亞娜”火箭的殘骸，以每秒１４公裏的相對速度撞斷了法國一顆正在工作的電子偵察衛星的重力梯度穩定杆，後者翻滾失效。
２００５年１月１７日，在太空中飛行了３１年的美國“雷神”火箭廢棄物，和中國６年前發射的長征四號火箭殘骸，以每秒５．７３公裏的相對速度碰撞，長征四號火箭殘骸的近地點軌道下降了１４公裏，美國的火箭廢棄物一分為四。
“可以確信，未來類似的撞擊會越來越多。”龔建村說。
體積較大的空間碎片，即使在壽命到期的時候，依然會對人類構成威脅。１９９７年１月２２日，一個火箭的燃料儲罐再入大氣層時沒有完全燒毀，隕落在美國的得克薩斯州；１９７８年１月２４日，前蘇聯帶有核動力的雷達衛星在加拿大西北上空解體，５００多塊帶有放射性的碎片，撒落在８００公裏長的地帶上，帶來極為嚴重的後果。
２０世紀８０年代，空間碎片的威脅受到關注，當時曾有科學家估計，如果任其發展，再過數十年將會發生“雪崩效應”。都亨對此進行解釋，“空間碎片數量過多，相互之間撞擊的頻率增大，從而產生更多的碎片，這個過程循環下去，就像滾雪球一樣，十分可怕。”
近年來空間碎片的增長速度越來越快，僅１０厘米以上碎片，平均每年淨增２００個。科學家估計，照這個速度發展下去，１００年後，空間碎片的數量將比現在增加一個數量級，數百年後航天器將無法在空間生存。
“先汙染後治理”的悲劇不幸在太空上演
空間碎片，專指人類在太空活動中產生的廢棄物及其衍生物。
中國科學院空間技術與應用中心研究員龔建村，介紹了空間碎片的幾種來源：
——完成任務後的衛星以及運載火箭末級直接成為空間碎片；
——火箭剩餘燃料、衛星高壓氣瓶中的剩餘氣體、未用完電池，都可能因為偶然的因素爆炸，而產生難以計數的空間碎片，至２００３年人們共發現了１７０餘次爆炸，將近一半的碎片因此而來；
——固體火箭燃料中添加了鋁粉，燃燒產生的氧化鋁向空間噴射，形成太空“沙塵暴”；
——用液態金屬鈉鉀作為冷凝劑的核動力衛星，衛星失效後冷凝劑向外泄漏的小液滴產生了小碎片；
——航天員產生的生活垃圾是名副其實的太空垃圾，和平號空間站的垃圾就直接被拋向太空；
——航天員在太空行走時遺棄的扳手、手套、攝像機燈等物品也成為空間碎片；
——空間碎片使航天器表麵材料退化、剝落，成為新的空間碎片。
開展空間活動時間較長的美、俄兩國，所產生的空間碎片約占總數的４５％和４８％，我國產生的約占１．２％。
沒人能夠數清空間碎片的確切數目。龔建村說，人類目前隻能對直徑１０厘米以上的碎片進行跟蹤監測，這類碎片目前共有９６００多個，世界上隻有美國和俄羅斯有能力對其進行全部監測，美國國家航空航天局為每個碎片都進行了編號。
小於１厘米的碎片據估計有數千萬乃至數億，航天器已經根本無法避免與其相撞，隻能通過加強自身的防護能力來應對。
介於１０厘米至１厘米之間的，約有數百萬個，由於既無法跟蹤也難於防護，因此，被稱為“危險碎片”。科學家們正致力於提高跟蹤能力和航天器的防護能力，以期從兩個方向填上這條危險的鴻溝。
這些碎片集中在人類開展空間活動最有價值的區域裏，以距離地麵３００公裏至２０００公裏的範圍內最為密集，並在距地麵八九百公裏的太陽同步軌道附近，以及１４００公裏附近達到最高值。在距地麵３５０００公裏的地球同步軌道以及半地球同步軌道，碎片會呈兩個密集帶，再往外則數量急劇下降並趨向零。
人類，正自嚐苦果。
隻能“防”無法“治”的無奈
地麵上的環境汙染，尚能找到有效辦法進行治理。而對於空間碎片，人們“隻有招架之功，而無還手之力。”目前的三大招術是：減緩碎片的產生；跟蹤監測較大碎片從而讓航天器提前規避；提高航天器防護能力。
１９９３年美、俄、日、歐空局聯合發起成立“機構間空間碎片協調委員會”，中國國家航天局於１９９５年成為這個委員會的正式成員。
都亨介紹說，世界各國努力從源頭上減少空間碎片的產生，如今基本解決了火箭的剩餘燃料排放問題，廢棄火箭的爆炸事件越來越少。目前，大家正在研究如何讓失效衛星讓出有用軌道，例如可以預留燃料將其推向地麵，加快其隕落過程等。“機構間空間碎片協調委員會”還致力於製定各種標準，使航天器在設計、生產過程中就考慮到碎片因素。
“從理論上來說，隻要防護層足夠厚，就能夠抵抗任何撞擊。”都亨說，“顯而易見，這在實際的航天活動中是不可實現的，人們隻能在防護和重量上尋找一個最優值。”目前人類最大的載人航天器——國際空間站在防護上下足了功夫。科學家對撞擊風險進行了評估，區分出不同部位的不同風險，並分別進行防護設計。從目前國際空間站的運行情況來看，這些防護對於微小碎片是有效的。
在監測跟蹤方麵，美國和歐洲考慮設立天基觀測點，希望能把對碎片監測的能力提升到１厘米左右，也就是對難於防護的碎片都能跟蹤。都亨說，我國未來的五年還隻能主要解決“零的突破”的問題，爭取實現對１０厘米以上碎片的自主跟蹤能力。
那些難於防護的碎片，隻有唯一的一招——躲避。美國國家航天局的一份數據，記錄了１９８８年至１９９７年航天飛機５０餘次飛行中，至少有５次因躲避碎片而改變飛行路線。
１９９９年１０月２６日，上天不到一年的國際空間站，進行了第一次躲避空間碎片的變軌飛行，發動機點火５秒鍾，消耗燃料３０公斤，使兩者的距離從不到一公裏增加到安全的１４０公裏。從此平均每年要做４次這樣的機動，給本來就十分緊張的後勤供給帶來了更大的壓力。
治理空間碎片引發奇思妙想
除了“防”和“躲”，人類尚沒有能力主動消除空間碎片。
從第一個空間碎片產生起，人類能夠跟蹤碎片共有２９０００多個，其中，約兩萬個已經隕落。
圍繞地球運行的空間碎片都有自己的軌道，相當於一個個的航天器。近地空間的碎片受到逃逸大氣阻力較大，因此，離地麵越近的碎片越容易隕落。距地３００百公裏碎片壽命約為一年，６００公裏的可能為幾十年，１０００公裏以上的將飛上千年，三四千公裏以上的上萬年，再高的碎片幾乎會永遠飛下去。
沒有人會試圖等著所有碎片自己隕落，美國的科學家曾想用一種激光炮轟擊碎片，但這可能產生更多的微小碎片。很多類似的想法都在剛一提出就被立即否定了，都亨說，目前科學家們對此束手無策。
空間碎片的治理引起了大學生們的極大興趣。２００４年１０月至２００５年７月，中國宇航學會和美國海因萊因基金會，聯合舉辦了一個“飛向未來——太空探索創新競賽”的活動。此項活動的參加者被規定必須為３０歲以下的年輕人。都亨介紹，獲獎作品中約有三分之一是關於空間碎片的。
有的說做一個大網去天上捕捉，有的建議發明一種粘力很強的衛星把碎片粘回來……在這位從事了３０年空間環境研究的老科學家眼裏，後輩的奇思妙想既稚嫩又不乏創意。都亨說：“人類早晚有一天會想出治理空間碎片的辦法，而想出辦法的人，可能就在他們中間。”（完）
2005年10月14日 新華網
新華網北京１０月１４日電（記者孫彥新）太空，正麵臨著越來越嚴重的“環境汙染”。
自１９５７年前蘇聯把全世界的第一顆人造衛星送上天，至今４８年的時間，人類的空間活動共製造了數以億計的空間碎片（也叫太空垃圾）。中國空間碎片行動計劃首席科學家都亨介紹，一個僅１０克重的空間碎片的太空撞擊能量，不亞於一輛以每小時１００公裏速度行駛的小汽車所產生的撞擊能量。
漫漫曆史長河中，４８年不過是人類對太空探索的小小開端，專家曾估計，如果不加防治，再過百年，空間碎片將使太空變得無法使用，太空探索可能因此而止步。
太空將有可能無法使用
據美國國家航空航天局統計，因碎片撞擊，航天飛機平均每次飛行要更換１．４１塊舷窗，航天員有時透過舷窗可以看到空間碎片飄移而過。
１９９９年６月，美國發現號航天飛機飛行１０天返回地麵，共發現６４處撞擊痕跡。
前蘇聯和平號空間站公布的圖片清晰顯示，和平號隕落前已經被空間碎片撞得千瘡百孔。
碎片撞擊的相對速度是平均每秒１０公裏，最高時達每秒１６公裏。各種尺寸的碎片都會對航天器造成危害，微小碎片累積效應會改變元器件的性能，撞擊產生的等離子體會破壞航天器供電係統，如今，數以億計的微小碎片已經成為影響航天器壽命的重要因素之一。
較大碎片撞擊會使航天器破裂、爆炸、結構解體，中國科學院空間技術與應用中心研究員龔建村介紹，這種撞擊在目前的概率極小，一旦撞上將是災難性的。迄今為止人類通過軌道計算確認了三起嚴重的太空相撞事件：
１９９１年１２月底，俄羅斯一顆失效衛星“宇宙１９３４”撞上了本國另一個衛星“宇宙９２６”釋放出來的大碎片，前者一分為二，後者零碎到無法跟蹤。
１９９６年７月２４日，一塊美國“阿麗亞娜”火箭的殘骸，以每秒１４公裏的相對速度撞斷了法國一顆正在工作的電子偵察衛星的重力梯度穩定杆，後者翻滾失效。
２００５年１月１７日，在太空中飛行了３１年的美國“雷神”火箭廢棄物，和中國６年前發射的長征四號火箭殘骸，以每秒５．７３公裏的相對速度碰撞，長征四號火箭殘骸的近地點軌道下降了１４公裏，美國的火箭廢棄物一分為四。
“可以確信，未來類似的撞擊會越來越多。”龔建村說。
體積較大的空間碎片，即使在壽命到期的時候，依然會對人類構成威脅。１９９７年１月２２日，一個火箭的燃料儲罐再入大氣層時沒有完全燒毀，隕落在美國的得克薩斯州；１９７８年１月２４日，前蘇聯帶有核動力的雷達衛星在加拿大西北上空解體，５００多塊帶有放射性的碎片，撒落在８００公裏長的地帶上，帶來極為嚴重的後果。
２０世紀８０年代，空間碎片的威脅受到關注，當時曾有科學家估計，如果任其發展，再過數十年將會發生“雪崩效應”。都亨對此進行解釋，“空間碎片數量過多，相互之間撞擊的頻率增大，從而產生更多的碎片，這個過程循環下去，就像滾雪球一樣，十分可怕。”
近年來空間碎片的增長速度越來越快，僅１０厘米以上碎片，平均每年淨增２００個。科學家估計，照這個速度發展下去，１００年後，空間碎片的數量將比現在增加一個數量級，數百年後航天器將無法在空間生存。
“先汙染後治理”的悲劇不幸在太空上演
空間碎片，專指人類在太空活動中產生的廢棄物及其衍生物。
中國科學院空間技術與應用中心研究員龔建村，介紹了空間碎片的幾種來源：
——完成任務後的衛星以及運載火箭末級直接成為空間碎片；
——火箭剩餘燃料、衛星高壓氣瓶中的剩餘氣體、未用完電池，都可能因為偶然的因素爆炸，而產生難以計數的空間碎片，至２００３年人們共發現了１７０餘次爆炸，將近一半的碎片因此而來；
——固體火箭燃料中添加了鋁粉，燃燒產生的氧化鋁向空間噴射，形成太空“沙塵暴”；
——用液態金屬鈉鉀作為冷凝劑的核動力衛星，衛星失效後冷凝劑向外泄漏的小液滴產生了小碎片；
——航天員產生的生活垃圾是名副其實的太空垃圾，和平號空間站的垃圾就直接被拋向太空；
——航天員在太空行走時遺棄的扳手、手套、攝像機燈等物品也成為空間碎片；
——空間碎片使航天器表麵材料退化、剝落，成為新的空間碎片。
開展空間活動時間較長的美、俄兩國，所產生的空間碎片約占總數的４５％和４８％，我國產生的約占１．２％。
沒人能夠數清空間碎片的確切數目。龔建村說，人類目前隻能對直徑１０厘米以上的碎片進行跟蹤監測，這類碎片目前共有９６００多個，世界上隻有美國和俄羅斯有能力對其進行全部監測，美國國家航空航天局為每個碎片都進行了編號。
小於１厘米的碎片據估計有數千萬乃至數億，航天器已經根本無法避免與其相撞，隻能通過加強自身的防護能力來應對。
介於１０厘米至１厘米之間的，約有數百萬個，由於既無法跟蹤也難於防護，因此，被稱為“危險碎片”。科學家們正致力於提高跟蹤能力和航天器的防護能力，以期從兩個方向填上這條危險的鴻溝。
這些碎片集中在人類開展空間活動最有價值的區域裏，以距離地麵３００公裏至２０００公裏的範圍內最為密集，並在距地麵八九百公裏的太陽同步軌道附近，以及１４００公裏附近達到最高值。在距地麵３５０００公裏的地球同步軌道以及半地球同步軌道，碎片會呈兩個密集帶，再往外則數量急劇下降並趨向零。
人類，正自嚐苦果。
隻能“防”無法“治”的無奈
地麵上的環境汙染，尚能找到有效辦法進行治理。而對於空間碎片，人們“隻有招架之功，而無還手之力。”目前的三大招術是：減緩碎片的產生；跟蹤監測較大碎片從而讓航天器提前規避；提高航天器防護能力。
１９９３年美、俄、日、歐空局聯合發起成立“機構間空間碎片協調委員會”，中國國家航天局於１９９５年成為這個委員會的正式成員。
都亨介紹說，世界各國努力從源頭上減少空間碎片的產生，如今基本解決了火箭的剩餘燃料排放問題，廢棄火箭的爆炸事件越來越少。目前，大家正在研究如何讓失效衛星讓出有用軌道，例如可以預留燃料將其推向地麵，加快其隕落過程等。“機構間空間碎片協調委員會”還致力於製定各種標準，使航天器在設計、生產過程中就考慮到碎片因素。
“從理論上來說，隻要防護層足夠厚，就能夠抵抗任何撞擊。”都亨說，“顯而易見，這在實際的航天活動中是不可實現的，人們隻能在防護和重量上尋找一個最優值。”目前人類最大的載人航天器——國際空間站在防護上下足了功夫。科學家對撞擊風險進行了評估，區分出不同部位的不同風險，並分別進行防護設計。從目前國際空間站的運行情況來看，這些防護對於微小碎片是有效的。
在監測跟蹤方麵，美國和歐洲考慮設立天基觀測點，希望能把對碎片監測的能力提升到１厘米左右，也就是對難於防護的碎片都能跟蹤。都亨說，我國未來的五年還隻能主要解決“零的突破”的問題，爭取實現對１０厘米以上碎片的自主跟蹤能力。
那些難於防護的碎片，隻有唯一的一招——躲避。美國國家航天局的一份數據，記錄了１９８８年至１９９７年航天飛機５０餘次飛行中，至少有５次因躲避碎片而改變飛行路線。
１９９９年１０月２６日，上天不到一年的國際空間站，進行了第一次躲避空間碎片的變軌飛行，發動機點火５秒鍾，消耗燃料３０公斤，使兩者的距離從不到一公裏增加到安全的１４０公裏。從此平均每年要做４次這樣的機動，給本來就十分緊張的後勤供給帶來了更大的壓力。
治理空間碎片引發奇思妙想
除了“防”和“躲”，人類尚沒有能力主動消除空間碎片。
從第一個空間碎片產生起，人類能夠跟蹤碎片共有２９０００多個，其中，約兩萬個已經隕落。
圍繞地球運行的空間碎片都有自己的軌道，相當於一個個的航天器。近地空間的碎片受到逃逸大氣阻力較大，因此，離地麵越近的碎片越容易隕落。距地３００百公裏碎片壽命約為一年，６００公裏的可能為幾十年，１０００公裏以上的將飛上千年，三四千公裏以上的上萬年，再高的碎片幾乎會永遠飛下去。
沒有人會試圖等著所有碎片自己隕落，美國的科學家曾想用一種激光炮轟擊碎片，但這可能產生更多的微小碎片。很多類似的想法都在剛一提出就被立即否定了，都亨說，目前科學家們對此束手無策。
空間碎片的治理引起了大學生們的極大興趣。２００４年１０月至２００５年７月，中國宇航學會和美國海因萊因基金會，聯合舉辦了一個“飛向未來——太空探索創新競賽”的活動。此項活動的參加者被規定必須為３０歲以下的年輕人。都亨介紹，獲獎作品中約有三分之一是關於空間碎片的。
有的說做一個大網去天上捕捉，有的建議發明一種粘力很強的衛星把碎片粘回來……在這位從事了３０年空間環境研究的老科學家眼裏，後輩的奇思妙想既稚嫩又不乏創意。都亨說：“人類早晚有一天會想出治理空間碎片的辦法，而想出辦法的人，可能就在他們中間。”（完）
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