（示意图）废弃卫星或卫星解体等产生的碎片垃圾存量超过了8000吨。空间碎片危机何解？
本刊记者/杜玮
发于2021.11.29总第1022期《中国新闻周刊》
当地时间11月15日，俄罗斯进行了一场反卫星导弹试验，将己方一颗废弃卫星击碎。卫星位于地球上空约480公里，服役近40年。这随即引发美俄双方激烈争执。俄国防部称，"按照试验时间和轨道参数，所产生的碎片未曾、也不会对空间站、航天器和太空活动构成威胁。"美官员则称，试验产生的1500多个可追踪碎片及更多不易发现的小碎片将在轨道上停留数年或更久。这会对包括国际空间站、各种人造卫星在内的各类航天器安全造成影响。
不容忽视的是，废弃的卫星或卫星解体，以及与火箭残骸碰撞等产生的碎片将带来大量太空垃圾，这一问题由来已久且日渐凸显。人类头顶上方，就是浩瀚无边的垃圾场，垃圾存量超过8000吨。可以想象，各类航天器的运行就是在大大小小、飞速运行的垃圾间闪转腾挪。
在地球上，实行的是"谁污染、谁治理"的原则，但这一切在太空尚属空白。
北京大学地球与空间科学学院教授焦维新对《中国新闻周刊》说，清除太空垃圾的根本难题并非在于技术。最关键的是，迄今为止，从发射卫星到清除垃圾，都缺少国际性公约以及法律法规的约束。
碎片超亿的太空垃圾场
俄罗斯废弃的卫星名为Kosmos-1408，是一颗军用侦察卫星。国际空间站飞行在距地大约420公里的高度，较Kosmos的飞行高度低五六十公里。当Kosmos"粉身碎骨"后，碎片四散到更高或更低的离地高度。国际空间站每90分钟绕地球一圈，这意味着每90分钟空间站会靠近或通过碎片带。空间站上有七名航天员，四名来自NASA（美国宇航局），两名来自俄罗斯，一名来自欧洲宇航局。在导弹发射后最初几小时内，七名航天员一度躲进美国太空探索技术公司（SpaceX）的载人龙飞船和俄罗斯联盟号宇宙飞船中。最坏的打算，航天员们将乘坐这些"救生艇"逃离太空，回到地球。
焦维新说，早期一些照相侦察卫星及用于探测低层大气的科学卫星会处在离地400公里左右的高空，属低轨道卫星。除此之外，绝大部分应用卫星，包括气象卫星、对地观测卫星等的飞行高度都在700公里到1200公里之间。围绕地球的所有太空垃圾中，失效卫星以及卫星、火箭残骸等碰撞、解体而形成的碎片占比近八成。失效卫星本身就是一个大碎片。
处于不同轨道高度的空间碎片，寿命也不同。比如，高度在400公里以下的碎片，在四处游荡的过程中，因为有一定大气阻力，寿命衰减就会较快，几个月就寿终正寝，进入大气层，回地球"入土为安"。600公里高度的碎片轨道寿命为几年，600公里至800公里为十几年，800公里至1000公里为几十年。如果是1000公里或2000公里高度以上的碎片，寿命则可长达百年乃至上千年。
焦维新分析说，俄罗斯这次击碎卫星产生的低轨碎片在太空中停留的时间不会太长。而且，碎片衰减还受到空间天气如太阳耀斑等的影响。若空间天气较恶劣，其轨道衰减会加快。
越是卫星密集轨道，空间碎片数量越多。高度在2000公里以下的近地球轨道LEO，20000公里左右的中地球轨道MEO，以及高度在36000公里左右的地球同步轨道GEO是空间碎片的密集运行区域。碎片家族有着个头大小之分，根据欧洲航天局的最新预估，围绕地球运行直径大于10厘米的空间碎片有34000个，1厘米到10厘米的碎片数量约为90万个，直径在1毫米至1厘米之间的碎片有1.28亿个。
碎片无论大小，危害都不容小觑。在科幻电影《地心引力》中，美航天飞机维修哈勃望远镜期间，因俄罗斯击碎一颗俄方废弃卫星，导致大量空间碎片产生，将航天飞机及望远镜击毁。通常空间碎片都以第一宇宙速度（7.9公里/秒）量级的速度运行，这相当于狙击步枪子弹飞行速度的几倍。一个直径10厘米的太空垃圾就可以将航天器完全摧毁。一颗以第一宇宙速度运行的卫星，被1厘米大小、以同样速度运行的碎片撞击，后果相当于卫星受到一辆1吨重、以50公里/小时速度行驶汽车的撞击，只能"以身殉职"。数毫米大小的太空垃圾可能使航天器无法继续工作。小于0.1毫米的碎片主要引起航天器表面烧蚀和贱蚀，会使太阳能电池效率降低。
今年5月，在对国际空间站机械臂的一次常规检查中，专家发现机械臂上有一个被微小碎片撞击的小孔。但好在这是一次"幸运的撞击"，并未影响机械臂阶段性运行。
LEO的凯斯勒效应已开始
让焦维新更担忧的是， 如今像SpaceX、One Web等卫星运营商打着联通全世界的旗号，在低地轨道布设小卫星，将增加卫星碰撞的可能性，"这将是未来太空最大的危险"。2009年2月10日，在西伯利亚泰梅尔半岛上空770公里的高度，美国铱卫星公司的铱星33号和俄罗斯的宇宙2251卫星发生碰撞，撞击时的相对速度为11.6公里/秒，产生至少2000多片碎片。这是人类历史上首次近地轨道人造卫星碰撞事件。碰撞时，铱星仍处于工作状态，俄国卫星已废弃多年。
马斯克的SpaceX计划于2027年前实现"星链"宏图，部署共计12000颗低轨道卫星，至今已有1700颗卫星在轨运行。除此之外，马斯克预计还将向低地轨道贡献30000颗小卫星。SpaceX的竞争对手波音、亚马逊等近来也在向联邦通信委员会提交申请，预计向近地轨道发射总计35000颗商用卫星。此外，One Web也将像SpaceX一样，发射总计超过40000颗卫星。今年10月，非洲国.............
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