【文匯網訊】據科學時報報道，為了防止被撞，天宮一號艙體被加裝特殊的防護裝置，並在科學家的嚴密監測中運行。即便如此，誰也不能保證它不會遇到太空中的危險「訪客」——空間碎片。
空間碎片的每一次互相撞擊都會產生更多碎片，進而每一個新的碎片又多了一個新的碰撞危險源。這些太空垃圾如同懸在人類上空的「達摩克利斯之劍」，而破解之道難尋。
這是一個非常龐大的群體。它們圍繞著地球，以每秒10公里左右的速度飛行。即便是一次不經意的碰撞，也足以徹底毀掉與之相遇的飛船和衛星。
空間碎片，又名空間垃圾，其形成和地球上的污染路徑相似。在人類航天活動伊始，沒人會把這當成一個問題。近年來，隨著空間碰撞事件以及空間碎片「回娘家」事件頻發，這群數量龐大的飛行物成為各國航空活動中的棘手難題。
為防止這些「不速之客」的傷害，天宮一號「穿上」了2至3毫米厚的金屬外衣——艙體上設計了特殊的防護裝置，並攜帶防護板。中科院紫金山天文台在雲南、黑龍江、盱眙三個觀測點每天都在緊張監測著。
即便如此，誰也不能保證，兩年的在軌運行過程中，天宮一號不會遇到危險「訪客」。
人類頻繁的空間活動，帶來成倍增長、數以百萬計的空間碎片。令航天專家頭疼的是，每一次互相撞擊並不能讓碎片湮滅，而是產生更多碎片，進而每一個新的碎片又多了一個新的碰撞危險源。由於在地面無法對它們進行直接觀測，因此不能確切掌握它們的運行軌道。
這些太空垃圾如同是懸在人類上空的「達摩克利斯之劍」，而破解之道難尋。
太空垃圾已達「臨界點」?
廢棄的空間站、人造衛星和火箭爆炸後的碎片，甚至是螺栓、推進器、電池板、絕緣材料、塗層片，都是空間碎片的來源。
關於太空垃圾的確切數字一直在波動。一些碎片在重新進入軌道時會燃燒，並且產生新的碎片進入軌道。因此，統計空間碎片是一項異常龐大的工作。
「2000千米以下的近地軌道、2萬千米高度的中軌道和3.6萬千米高度的地球同步軌道是空間碎片的集中分佈區。」中國空間技術研究院副院長、空間碎片行動計劃首席專家李明對記者表示。
據美國航天局(NASA)公佈的統計數據，10厘米以上大小的太空垃圾已經達到17000片;2.5到7.5厘米大小的超過20萬片;更小的則數以百萬計。
最新有關空間碎片的報告——美國全國研究委員會9月1日公佈稱，地球上空的太空垃圾數量已「達臨界點」，對於航天器和宇航員而言，當前的空間環境正在變得越來越危險。
此前，NASA的科學家曾警告，即使不再發射航天器，到2055年，由碰撞產生的新碎片數量也將超過落回地球和燃燒掉的碎片總數。
對此，中科院空間中心研究員、中國空間碎片行動計劃前首席科學家都亨表示，空間垃圾臨界點這一說法在上世紀70年代末就提出過，後來在上世紀80年代各國採取了相應的措施，使空間垃圾上升勢頭有所減緩。
「這個臨界點是多少，肯定存有爭議，至少到現在為止還沒有來臨。」都亨對記者說。
對於這一臨界點在什麼時候會來臨，都亨表示，這和人類空間活動的頻繁度有很大關係，如果沒有空間戰爭等特殊因素，目前還尚待時日。但如果空間碎片多到一定程度，達到臨界密度，就會發生雪崩效應。
美國全國研究委員會報告還稱，計算機模型顯示，太空中軌道碎片的數量已多到足以持續碰撞並產生更多太空垃圾，威脅航天器的安全。報告認為，太空垃圾與溫室氣體、核廢料存儲等問題一樣，短期的影響不大，但如果長期得不到處理，未來將對人類社會產生巨大影響。
在接受記者採訪時，國家天文台空間碎片研究和應用中心首席研究員劉靜指出，從數據模型上來看，美國的這一計算是沒有問題的。如果不對空間碎片進行控制或採取清除措施，「情況將很危險」。
防護和減緩
從歐洲航天局近期公佈的近地軌道區域的太空垃圾合成圖片看上去讓人難以置信——現在的地球如同是被蜂群圍得密不透風的蜂巢。
雖然面臨種種風險，但是補救措施幾乎為零。「在對太空垃圾的處理上，主要是採用觀測、預防和躲避的措施。」都亨表示，「就目前來看，最有效可行的方法就是躲。」
都亨介紹，躲避是建立在對空間碎片運行軌道監測的基礎上。目前通用的做法是用光學望遠鏡觀測高太空軌道，用雷達探測低軌道，對各種太空垃圾進行監測和預警。當太空垃圾可能與國際空間站、衛星等航天器相撞時，這種監測和預警可使航天器通過改變運行軌道進行躲避。
記者瞭解到，目前國際上通行的做法是加固航天器的外表，這對一定大小的空間碎片和微流星的防護有效。
雖然裝甲越厚，安全係數相對越高。「但加裝護甲也有很多局限，會對航天器實現自身功能造成影響，且重量增加也就需要更大推力的火箭才能完成發射。必須得找出新的材料——耐撞擊又輕便。」都亨表示。
此外，有報道稱，國外正設計專門清理各種太空垃圾的特殊飛船，在飛船外裝有一個網狀或機器觸角狀的特殊設備，可以捕獲太空垃圾而保證自身不受傷害。
美國《大眾科學》近日報道，一種威力強大的陸基激光器可以用來移除近地軌道上的碎片。與之前的陸基激光器系統不同的是，這套系統既能處理大塊太空垃圾，也能處理小塊太空垃圾。
對此，劉靜表示，激光器是清除的一種手段，各個國家都在研究，目前有一些好的想法，但有待進一步實驗驗證。
在都亨看來，激光處理的辦法容易產生新的小碎片。目前學界清除太空垃圾的想法很多，但還沒有成熟的辦法。
以回收為例，如果採用把廢棄的衛星捕捉回來的辦法，其花費的成本肯定要比發射的成本還高，沒有國家願意做這樣的事情。
事實上，太空垃圾的清除是個非常敏感的軍事話題，能把廢棄物從太空收回來，也必然能超越任何衛星。也就是說，任何一個能變軌的衛星，都是武器。
都亨強調：「現在各國應開始注重清理，目前是很關鍵的時期，未來空間垃圾臨界點的到來將對人類活動產生重大影響。」
這種轉變，間或可以在我國近期發射的天宮一號上看出端倪。
在9月28日酒泉衛星發射中心例行的新聞發佈會上，中國載人航天工程新聞發言人武平專門介紹了天宮一號對空間碎片的監測和防範工作。
據悉，除了加強空間碎片的監測和預警，天宮一號還採取了防護和規避措施。此外，在其壽命末期，將主動離軌，隕落在指定海域。
空間安全無國界
真正讓國際社會開始重視空間碎片這一問題的，是2009年俄羅斯航天器與美國商用衛星在西伯利亞上空相撞。
「這件事實際上說明現在整個空間碎片工作存在問題。」都亨表示，「空間的垃圾已經對航天事業構成了很大的威脅，甚至涉及到國家安全，必須搶佔這一制高點。
早在上世紀六七十年代，美國和俄羅斯就已經建立了監測網。「雖然監測網並不完全是為了空間碎片而建的，可是它可以根據空間碎片測量它們的軌道。」都亨指出，美國在低高度上主要用雷達，高軌道上主要用望遠鏡來測量碎片的軌道。
事實上，空間碎片的觀測只是美國空間監視網絡的一個附帶功能，它的主要用途是導彈預警。所有的監測數據都由美國空間司令部首先處理，不保密部分才通過NASA在其網站上公開發佈。
李明透露，我國自2000年起啟動了「空間碎片行動計劃」，目前國內已確定了以數據庫為載體的「空間碎片探測預警工程」、以防護設計專家系統為載體的「空間碎片防護工程」和以空間碎片減緩設計標準為載體的「空間環境保護工程」的三大主題工程。
劉靜表示，目前人類觀測空間碎片的軌道運行，只能通過地面觀測的手段完成。「這是個長期且艱巨的工作，目前只有美國有最全、最準的碎片數據。」
「空間碎片是全球性的問題。幾乎所有的航天國家都製造空間碎片，要控制碎片的數量，需要所有航天國家的共同努力才能解決。」 劉靜表示，「空間碎片對所有航空器都構成威脅，自然為所有國家所關心。空間碎片問題的解決需要全球共同的努力，最終也必須通過國際間的密切合作、發揮聯合國的作用。」
「我國的航天活動越發頻繁，將來產生的碎片也會逐漸增加。碎片一到空間就不管是哪個國家產生的了，相互之間都有撞擊的可能，這是個很複雜的事。」都亨指出。
在採訪中，一些航天專家表示，對於大質量的空間碎片來說，最有效的措施是開展國際合作，進行全過程實時跟蹤、預報，採取主動規避的辦法。
約束力的缺失
「空間碎片是一項既涉及世界各國的利益，也是需要世界各國聯合行動才能解決的問題。」都亨表示。
而現實的情況是，在空間碎片的問責和處理上缺乏相應的約束和協調機制。
機構間空間碎片協調小組制定了《空間碎片減緩指南》，聯合國和平利用外層空間委員會2007年6月也以此為藍本通過了該指南，要求會員國或國際組織通過國家機制最大限度地減少空間碎片。
該指南提出了減少空間碎片的三種方法：對航天器和火箭採取鈍化措施，減緩碎片的產生;設立「垃圾軌道」，騰出有價值的軌道空間，減少空間碎片對航天器的危害。
「但是空間碎片上升到清理層面時，會涉及到軍事安全等問題，上述指南缺乏相應的約束力。」都亨表示，《國際空間法》原來的文本還沒有考慮到空間碎片的問題，只考慮到了航天器。今後可能還是需要立法來解決太空垃圾的責任歸屬問題。
美國國家研究委員會Joanne Gabrynowicz亦表示，儘管現有的《外層空間條約》呼籲航天國家「避免傷害」，但並沒有對產生太空垃圾的行為加以禁止。
更多的航天專家在呼籲，各國在對空間垃圾的處理上不應單打獨鬥，必須有國際協調和法律約束力。
太空垃圾應對措施
空間碎片包括完成任務的火箭箭體和衛星本體、火箭的噴射物、在執行航天任務過程中的拋棄物、空間物體之間的碰撞產生的碎塊等。可以說，空間碎片是人類自設的隱患。
數量
40多年來，人類進行的空間發射超過4000次，送入空間並曾經被跟蹤觀測的物體超過26000個，其中約有1/3仍遺留在空間沿軌道飛行。目前可被地面觀測設備觀測並測定其軌道的空間物體超過9000個，其中只有6%是仍在工作的航天器，其餘為空間碎片。
危害
目前，科學家們對太空中可能存在的近10萬塊廢棄物擔憂。這些物體通常以每秒10公里以上的速度運行，如果與其他物體相撞，每小塊將產生相當於一枚手榴彈的爆炸力。一塊僅有阿司匹林藥片大的殘骸可將人造衛星撞成「殘廢」，可將造價數億元的航天器送上絕路。1983年，美國航天飛機「挑戰者」號與一塊直徑 0.2毫米的塗料剝離物相撞，導致懸窗被損，只好停止飛行。而且，大塊的宇宙飛船殘塊將不斷下落，如果在大氣層中不能燒盡，將有部分墜落至地球。
應對
減少太空垃圾，歸結起來是「避、禁、減、清」。「避」就是對太空垃圾進行嚴密監視與跟蹤，並採取有效的技術手段，使航天器及時避開太空垃圾。「禁」就是國際上制定有關法規，禁止在空間進行實驗和部署各種武器，限制發射核動力衛星，使空間成為為人類文明服務的和平空間。「減」就是發射航天器的國家應採取措施，盡量減少太空垃圾的增加。「清」就是發展太空垃圾清除技術，如運用激光器使大塊垃圾首先改變運行軌道，然後將其汽化。 | 
