太空垃圾处理方法

太空垃圾处理方法探究

目前太空中的垃圾呈现出不断增长的趋势，这严重威胁到在太空中飞行的宇宙飞船的安全。据科学家推算，在太空中与一个几厘米大小的垃圾相撞时释放的能量相当于与一个时速100公里的保龄球相撞所释放的能量。此外，地球低轨道中藏有大约1900多吨的垃圾。大多数垃圾都是废弃的发射器和卫星，躲过这些垃圾不会有太大困难，但是这些太空垃圾与其他垃圾相撞后，情况就大不一样了。比如，经过一系列相撞后，这些太空垃圾就变成许多更小的垃圾，撞上它们的概率就大大增加了。更糟糕的是，这个过程永不停止。科学家对太空垃圾废弃后的处理方法进行了很多探索，以下是科学家分析这些垃圾可能的处理方法。 1、进入“轨道墓地”

如果任务控制员及时探测到人造卫星存在的故障，他们会将仍处于功能正常状态的人造卫星点燃其发动机，抵达被称为“轨道墓地”的太空区域，该太空区域位于人造卫星最初飞行平面数百英里之上，这样将避免邻近的太空人造卫星可能遭受的损害。

这就是地面太空任务指挥人员如何处理通信卫星“雅特5A”的方法，该卫星在操作12年之后，今年1月15日它出现了无法探知的故障，目前该通信卫星处于太空漂浮状态，在距离地球表面35888千米(22300英里)的太空轨道平面移动，沿着其轨道弧度向东漂移。 “雅特5A”卫星是由卢森堡SES公司发射的，该公司已十分悲观地放弃了该卫星的通信通讯功能，现正将它从安全的太空轨道区域内移除，并通知其他邻近人造卫星所属国家避免发生碰撞。最终，“雅特5A”的归宿是进入墓地轨道终结自己的生命。

2006年，俄罗斯“快车-AM11”通信卫星进入一个轨道墓地，之后与太空残骸发生碰撞。 2、导弹击落人造卫星

摧毁出现故障的人造卫星也可采用导弹击毁，但并不是所有的情况下，导弹射击都会使人造卫星在太空中完全爆炸毁灭。去年，美军在太平洋发射了一枚导弹，击中了废弃的“USA 193”间谍卫星，虽然这颗间谍卫星绝大部分被摧毁，但是2月20日它的残骸中有一个完整的有毒联氨燃料罐落在地球上。 3、通常由人造卫星所属国家进行处理

通常研究分析人员发现人造卫星出现故障，一般情况下会首先通知人造卫星所属国家进行处理，其中一个典型的例子是前苏联时期的人造卫星“宇宙1818”，它是前苏联1987年发射的，该卫星是太空中用于高级核电站测试的两颗人造卫星中的第一颗。

今年1月份，美国宇航局轨道残骸计划署(Orbital Debris Program Office)在发布的最新季度报告中指出，“宇宙1818”卫星于2008年7月4日喷涌出残骸雾，这可能是由于冷却剂反应堆遭受太空残骸撞击或出现裂缝造成泄漏。近日，据美联社报道称，俄罗斯太空部队亚历山大·亚库辛(Alexander Yakushin)将军证实“宇宙1818”卫星出现了裂缝，但他强调称，由于这颗人造卫星所处轨道位置非常高，并不会对国际空间站带来破坏性损害，

也不会出现放射性物质残骸像雨点般地落在地球表面。这颗卫星将在距离地球800千米(500英里)高空处进行分解，该高度距离国际空间站354千米(220英里)。

虽然“宇宙1818”卫星看上去处于控制之中，但是 “宇宙954”卫星的情形就大不一样了，它是一颗雷达海洋侦察卫星(RORSAT)，于1978年盘旋飞行失控，最终卫星残骸进入地球大气层，具有放射线的残骸散落在加拿大境内。 4、送回地球或进行太空修理

处理出现故障的人造卫星的另一种方法就是通过美国宇航局的航天飞机携载返回地球进行修理，航天飞机舱内完全可以携载小型人造卫星返回地球。现服役18年之久的哈勃太空望远镜就是人造太空仪器成功修复的典型例子，美国宇航局宇航员曾四次“拜访”这颗太空基础望远镜，第一次是纠正了它的模糊呈像问题，之后又添加了新的摄像仪和仪器，进一步延长了它的服役时间。目前，美国宇航局计划今年5月12日进行第五次哈勃太空望远镜的维修任务，同时这也是最后一次维修任务。

美国宇航局的航天飞机计划于2010年退役，今后出现故障的人造卫星所进行的维修任务则由“机械医生”来完成。2007年，美国五角大楼成功测试了一对太空飞船的飞行能力，该太空飞船有能力完成对人造卫星机械化燃料补给和维修任务，此外，投资3亿美元的“轨道快车”任务使用一个目标人造卫星和机械手臂维修车示范了自动化集合和维修任务。 5、“火葬”

处理太空飞船和垃圾最常见的一种方法是进行燃烧，之前一些老式太空飞船曾在地球大气层进行故意操作性燃烧。俄罗斯无人驾驶“进步”号货运太空飞船在执行完向国际空间站送递货物之后，以燃烧火球的形式结束了它的太空旅行生命。2001年，俄罗斯“和平”号空间站放弃使用后，也以类似的“火葬”形式结束生命。

欧洲第一个自动转移飞行器——“朱尔斯·维恩号”(Jules Verne)让科学家观看到了一次壮观的景象，它最后以一片火光通明的燃烧形式坠落在太平洋之中。当时两架飞机被派遣记录了该太空飞船的“死亡过程”，据悉，“朱尔斯·维恩号”有伦敦双层巴士一般大。 然而，历史上却有许多太空残骸在操作控制下未完全燃烧。2008年11月，一位宇航员一年之前从国际空间站丢弃的一桶有毒氨水，坠落太平洋南部。美国宇航局并不清楚这桶毒性氨水进入地球大气层后最终的准确坠落地点，美国太空监控网络一直成功跟踪这一目标，确信它残留的有毒物质不会对地球人类构成危害。

或许最具有纪念意义的美国太空垃圾应当是77吨重的空间站太空实验室，它于1979年7月份再次返回地球大气层，它的燃烧残骸遍布印度洋东南部和澳大利亚西部地区。 6、太空垃圾处理器

目前，美国一家航太公司正在部署一个叫作“太空牧羊犬”太空垃圾处理器，它能够利用太空动力使太空垃圾得到较好的处理。使用一种可重复使用的太阳能航空器来清理太空垃圾。太阳能航空器利用太阳能电池板充电后，它上面的电流与地球磁场相互作用，产生推动太空垃圾的动力，太空垃圾也就进入大气被烧成灰了。

7、卫星带根绳子拉回大气层烧毁

卫星上天时带一根由特殊材料制成的绳子，有5公里左右，卫星失效后可以控制它释放，绳子将切割地球磁力线并导电，进而在地磁场的作用下产生下拉作用，将卫星在短期内拖入地球大气层烧毁。

8、我国专家目前用于防止太空垃圾撞击航天器的方法和相关设计：

用光学望远镜观测高太空轨道，用雷达监测和预警，使各种航天器通过改变运行轨道

提前躲避；

确保废弃的航天器具有一定的变轨能力，将位于高轨道的废弃航天器“调遣”到更高的无用轨道，使其无法威胁其他“同伴”；

通过无线电遥控信号使位于低轨的废弃航天器采取“自杀”式方法，逐渐转移到更低的轨道，并最终坠落到预定海域；

加厚航天器的外壳，增强其抗撞能力，但这会增加航天器的负担和制造成本； 正在设计用可降解的新材料制作航天器，这样它们在完成使命后的一段时间内能在太空中自行化为乌有；

研究人员还在设计发挥“太空清洁车”作用的航天器，收集并带回“太空垃圾”。或者研制激光装置，将“太空垃圾”烧成灰烬。

9、NERF球方案：

发射一个跨度为1英里的巨大NERF球，这个巨大的泡沫球可用来收集太空垃圾，当小太空残骸途经NERF球时，残骸会失去动能很快坠落至地球表面。然而，这种方案也有不足之处，垃圾残骸会像下雨般地降落到地球表面上。约翰逊说，“NERF球自身会快速地脱离轨道，因为相对它的体积大小来说其质量太轻了，很有可能它会碰撞到正在运行中的宇宙飞行器，这将是非常糟糕的事情。 10、其他三种太空垃圾处理方案

（1）地面或太空基础的激光可以干扰地球轨道，将太空垃圾推至低高度，使其在地球重力作用下更快地落至地面。但是该方案不足之处在于：激光装置非常昂贵，仅限于对某些太空垃圾产生交互反应。

（2）太空垃圾收集飞船能够在指定地点将大块太空残骸收集和封装起来，依据其所在位置，将它们运送到较低或较高的地球轨道上。约翰逊指出，像这样的垃圾收集飞船可用来收集老火箭残体，比如：将推进系统或拖力增强装置系在收集飞船上，使其尽快地降落到地面。此外，收集飞船还可以收集老式人造卫星。但是该方案不足之处在于：太空垃圾收集飞船容易出现障碍，而且操作较为复杂，成本很高。

（3）用细长的金属线帮助击落太空垃圾，这是宇宙飞船发射前最有希望确保安全性的方法。 但是该方案不足之处在于：该方法尚没有实验典例。

目前多数关于太空垃圾处理和太空环境治理的研究仅限于学院机构和国家太空署进行研究分析，该领域没有商业利益可以运营。虽然不期望当前立即出现真实可行的补救治理方案，但在短期内这项太空环境治理可与商业投资相结合，进一步扩大合作研究范围。这样的话，我们就不必一直保持着尝试和观望的姿态了。

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