在《太空垃圾日益增多，我們?cè)撊绾螒?yīng)對(duì)（上）》中，我們主要了解了太空垃圾的來源及危害，那么我們?cè)撊绾螒?yīng)對(duì)和預(yù)防太空垃圾呢？實(shí)際上各國的科學(xué)家都想了許多辦法來應(yīng)對(duì)。

　　當(dāng)在近地軌道的太空垃圾數(shù)量超過一定程度后，容易發(fā)生類似多米諾骨牌一樣的碰撞事件，形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致太空垃圾多到無法跟蹤，這種現(xiàn)象叫凱斯勒綜合征。

　　為此，需要采取太空碎片減緩措施，如建立跟蹤預(yù)警機(jī)制、限制新碎片的產(chǎn)生、主動(dòng)移除軌道上的碎片、加強(qiáng)國際立法等。

　　一是減少發(fā)射與飛行任務(wù)無關(guān)的物體，并采用類似乘公交車的方式對(duì)航天器進(jìn)行共享，這樣既可減少重復(fù)發(fā)射且少花錢，又能降低產(chǎn)生太空垃圾的概率。

　　航天器碰撞碎裂是產(chǎn)生大量太空垃圾的源頭，減少碰撞碎裂的有效措施包括改進(jìn)航天器的設(shè)計(jì)、選擇撞擊概率低的軌道等。

　　所謂“消能”就是消除一切可能使火箭末級(jí)或航天器在軌道上發(fā)生爆炸的能源。其措施包括將工作完畢的運(yùn)載火箭末級(jí)中的剩余推進(jìn)劑和高壓氣體耗盡或排空，將末級(jí)或航天器內(nèi)電池的電路永久性切斷，這些措施也叫鈍化處理。例如，我國長征4號(hào)B的末級(jí)火箭就曾通過排放系統(tǒng)，在星箭分離之后實(shí)行“三放光”政策，即把儲(chǔ)箱里的液體放光，把氣瓶里的氣體放光，把電池的能量放光。這樣，除非與別的航天器相撞，火箭自身是不會(huì)爆炸的。

　　另外，有的國家計(jì)劃將近地球軌道結(jié)束任務(wù)后的離軌期限從25年縮短到5年，這要求航天器設(shè)計(jì)時(shí)須考慮便于抓取和離軌，并制定優(yōu)先清除軌道碎片清單。

　　“系留”是指將航天器在發(fā)射和工作中產(chǎn)生的拋棄物系留在航天器上，如鏡頭蓋、緊固件等。比如，可以把探測(cè)器罩連接在主體件上。不過，該方法目前還不普及。

　　“九游娛樂會(huì)員有什么福利？”

　　“垃圾軌道”是指在航天器工作壽命行將結(jié)束之前，利用剩余燃料將航天器推到一條規(guī)定的、專用于“埋葬”壽終航天器的軌道。地球靜止衛(wèi)星退役后的垃圾軌道一般是比地球靜止軌道高300～400千米的軌道。此法不足之處是要消耗衛(wèi)星燃料，影響衛(wèi)星壽命。所以，可以考慮用星上電推進(jìn)系統(tǒng)來推動(dòng)它進(jìn)入垃圾軌道。

　　空間專家們還在研究運(yùn)載火箭和某些航天器的重復(fù)使用問題。美國已成功發(fā)射了獵鷹9號(hào)、“獵鷹重型”可部分重復(fù)使用火箭和“貨運(yùn)龍”“載人龍”可部分重復(fù)使用飛船，并正在研制可重復(fù)使用的“星艦”重型火箭和飛船等；中外研究人員還在使用或正在研究可以在軌維修衛(wèi)星、在軌加注燃料等技術(shù)，以減少廢舊航天器的數(shù)量，并延長航天器的壽命。

　　我國空間站是世界第一個(gè)航天器“母港”，可以在軌維修共軌飛行的其它航天器。例如，我國將發(fā)射與“天宮”空間站共軌飛行的“巡天”空間望遠(yuǎn)鏡，它在長時(shí)間飛行以后，可根據(jù)需要飛往空間站，與“天宮”交會(huì)對(duì)接，由航天員對(duì)其開展推進(jìn)劑補(bǔ)加、設(shè)備維護(hù)和載荷設(shè)備升級(jí)等活動(dòng)，然后分離，飛回原來的運(yùn)行軌道繼續(xù)工作。

　　減少太空垃圾還離不開相關(guān)太空法律和法規(guī)的制定。近年，小衛(wèi)星的飛速發(fā)展，使空間飛行物的數(shù)量猛增。尤其是不少衛(wèi)星功能較低，壽命很短，會(huì)造成大量的太空垃圾。

　　所以，小衛(wèi)星立法已成為當(dāng)前國際外空領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)問題，有關(guān)國際機(jī)構(gòu)正在研究針對(duì)小衛(wèi)星管理的空間交通管理規(guī)則。由于小衛(wèi)星質(zhì)量小、成本低、數(shù)量多，對(duì)太空環(huán)境的影響巨大，所以應(yīng)該遵從更嚴(yán)格的太空碎片減緩要求。實(shí)施空間交通管理將是解決小衛(wèi)星在軌運(yùn)行安全的最根本途徑。

　　當(dāng)今，人類可以對(duì)大于10厘米的太空垃圾進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而在它將與正常工作的航天器發(fā)生碰撞前通過機(jī)動(dòng)正常工作的航天器來“躲避”。對(duì)于1毫米～1厘米的太空垃圾，雖然現(xiàn)在還無法監(jiān)測(cè)到，但能通過航天器自身殼體來“抗擊”。最危險(xiǎn)的是1～10厘米的太空垃圾，既無法通過監(jiān)測(cè)來“躲避”，也難以用自身殼體“抗擊”它的猛烈碰撞。

　　要使太空垃圾的積余總數(shù)下降，最終清除已積存的太空垃圾，無論是近期內(nèi)還是較長時(shí)間內(nèi)都難以實(shí)現(xiàn)。目前對(duì)付已存在的太空垃圾最實(shí)用的辦法就是“躲”，空間站經(jīng)常通過變軌，來躲避有可能相撞的太空垃圾。2021年中國空間站也曾為躲避美國“星鏈”衛(wèi)星，進(jìn)行過兩次緊急變軌。

　　“躲避”的前提是要對(duì)太空垃圾進(jìn)行精確的監(jiān)測(cè)和軌道計(jì)算，為航天器提前預(yù)警。對(duì)太空飛行物的地基監(jiān)測(cè)一般分雷達(dá)監(jiān)測(cè)和光學(xué)監(jiān)測(cè)兩種，其中雷達(dá)主要監(jiān)測(cè)低軌道飛行物，光學(xué)主要監(jiān)測(cè)高軌道飛行物。

　　近年來，美國還發(fā)射了“天基太空監(jiān)視系統(tǒng)”衛(wèi)星，它能不受任何阻礙連續(xù)監(jiān)測(cè)地球軌道上的所有飛行物。德國擬采用激光精確測(cè)距與被動(dòng)光學(xué)跟蹤相結(jié)合的方法，利用望遠(yuǎn)鏡確定太空垃圾的角坐標(biāo)，同時(shí)運(yùn)用激光測(cè)距技術(shù)確定太空垃圾的距離，進(jìn)而計(jì)算出太空垃圾的位置。我國紫金山天文臺(tái)早在2005年就開始用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡對(duì)太空飛行物進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

　　此外，航天器還可采用多種“抗”的防護(hù)方式。比如，調(diào)整易損組件的位置，采用屏蔽防護(hù)法加固外表。所有航天器都可采用屏蔽防護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)付0.1～1厘米的碎片，但要對(duì)付1～10厘米的碎片需通過特殊設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。這種方法的不足是會(huì)使航天器的制造和發(fā)射成本增加，所以航天器的“防彈衣”要采用既結(jié)實(shí)、又輕便的新型材料。

　　“國際空間站”航天員通過太空行走在站外的要害部位安裝了數(shù)個(gè)鋁制遮蔽罩。我國天宮1號(hào)目標(biāo)飛行器、天宮2號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)艙體外也裝有特殊的防護(hù)裝置。

　　我國神舟十八號(hào)、十九號(hào)乘組也已經(jīng)或?qū)⒁獮榭臻g站安裝碎片防護(hù)裝置，它能抵御數(shù)量眾多、個(gè)頭不足1厘米、很難被監(jiān)測(cè)到的微小碎片。碎片防護(hù)裝置采用特殊材料制作而成，能吸收能量和減輕對(duì)空間站造成的損傷。

　　進(jìn)行太空行走的航天員主要靠航天服來防護(hù)，當(dāng)然，最好不要在有碎片的區(qū)域出艙。對(duì)于10厘米以上的碎片，由于重量和體積所限，防護(hù)這一尺寸的碎片是不現(xiàn)實(shí)的。在已知精確軌道參數(shù)的情況下，只能夠采用軌道機(jī)動(dòng)的方法進(jìn)行碰撞規(guī)避。

　　天宮1號(hào)、2號(hào)前面的密封實(shí)驗(yàn)艙側(cè)壁裝有特殊的防護(hù)板，相當(dāng)于給它穿防彈衣。自身有2～3毫米厚的金屬外衣。萬一出現(xiàn)5毫米的漏孔，天宮1號(hào)、2號(hào)可維持艙壓不小于70千帕約80分鐘，從而使航天員有逃生的時(shí)間。

　　目前，世界多個(gè)國家正在積極研究多種治理太空垃圾的新方法，包括收集、燒毀和脫軌太空垃圾等。

　　歐洲航天局將于2025年啟動(dòng)世界第一個(gè)在軌移除太空垃圾的任務(wù)，即發(fā)射太空清潔1號(hào)航天器，用它在軌試驗(yàn)移除太空垃圾的技術(shù)。這種特殊的航天器是一種新型四臂垃圾收集機(jī)器人。在其體外裝有一個(gè)網(wǎng)狀或機(jī)器觸角狀的特殊設(shè)備，可抓住太空垃圾并抱緊。

　　太空清潔1號(hào)的重量不到400千克，具備“高度自主性”由特殊的金屬材料制成，所以本身不會(huì)因太空垃圾的撞擊而無法履職。按計(jì)劃，太空清潔1號(hào)將首先被送入500千米高的軌道進(jìn)行調(diào)測(cè)，然后它變軌進(jìn)入600多千米高的軌道，捕獲在那里的“織女星二次有效載荷適配器”，最終將把這塊模擬太空垃圾拖入大氣層燒毀。如果上述試驗(yàn)獲得成功，將為未來在軌移除太空垃圾任務(wù)鋪平道路。

　　日本正在研究電動(dòng)系鏈系統(tǒng)移除技術(shù)。它適合移除大型太空垃圾，裝在貨運(yùn)飛船上。一旦貨運(yùn)飛船上的系鏈系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)太空垃圾，它可依靠導(dǎo)航衛(wèi)星逐漸靠近太空垃圾，在距離足夠近時(shí)，使用光學(xué)攝像機(jī)來配合抓取太空垃圾。

　　但有專家認(rèn)為該技術(shù)難度較大，成本也不低，且效率不高。另據(jù)2024年7月22日?qǐng)?bào)道，日本Astroscale公司將在2026年使用ELSA-M太空拖船移除一顆已失效的“一網(wǎng)”低軌寬帶衛(wèi)星。ELSA-M將在完成任務(wù)后的5年內(nèi)再入大氣層燒毀。

　　2016年6月25日，我國在長征7號(hào)首次發(fā)射時(shí)，將遨龍1號(hào)試驗(yàn)載荷送入軌道，首次在世界上進(jìn)行了太空垃圾的主動(dòng)離軌試驗(yàn)。它以模擬太空垃圾為目標(biāo)，用其上的一臺(tái)機(jī)械臂模擬抓取模擬太空垃圾，并具有將它帶到大氣層燒毀的能力，從而驗(yàn)證了清除太空垃圾關(guān)鍵技術(shù)。未來我國還將在空間環(huán)境治理機(jī)器人等領(lǐng)域開展技術(shù)攻關(guān)。

　　上述都是采用交會(huì)捕捉移除技術(shù)來抓捕太空垃圾，然后將它們拖入地球大氣層燃燒和分解。這種方法技術(shù)成熟、可靠，但成本比較高。

　　為此，一些科研人員也提出了其他的太空垃圾處理方法。比如“燒毀法”，即用大功率激光照射太空垃圾，使其粉碎成微粒后從軌道上迅速衰落。對(duì)于小的垃圾，用強(qiáng)激光可將其燒毀氣化。但這種方法容易引起太空戰(zhàn)爭(zhēng)。

　　還有“脫軌法”，就是讓太空垃圾脫離原來的運(yùn)行軌道，或者直接下降進(jìn)入大氣層燒毀；或者轉(zhuǎn)移到一條短壽命(25年以下)的軌道上去。除可用航天器自身的推進(jìn)系統(tǒng)變軌外，還可啟動(dòng)航天器上用于增加大氣阻力的裝置，如大面積帆板或充氣傘，從而降低航天器的速度，脫離運(yùn)行軌道，最后再入大氣層燒毀。

　　這種方法適用于處理600～700千米以下軌道上的太空垃圾，比較簡(jiǎn)單，不要求控制姿態(tài)。當(dāng)太空垃圾在1200千米以上時(shí)，大氣阻力已不存在，這時(shí)可用太陽光壓的方法使其脫離軌道。

　　脫軌是使太空垃圾脫離原來的運(yùn)行軌道，或者直接下降進(jìn)入大氣層燒毀；或者轉(zhuǎn)移到一條短壽命（25年以下）的軌道上去。除可用航天器自身的推進(jìn)系統(tǒng)變軌外，還可啟動(dòng)航天器上用于增加大氣阻力的裝置，如大面積帆板或充氣傘，從而降低航天器的速度，脫離運(yùn)行軌道，最后再入大氣層燒毀。

　　這種方法適用于處理600～700千米以下軌道上的太空垃圾，比較簡(jiǎn)單，不要求控制姿態(tài)。當(dāng)太空垃圾在1200千米以上時(shí)，大氣阻力已不存在，這時(shí)可用太陽光壓的方法使其脫離軌道。

　　也能用激光主動(dòng)移除技術(shù)，即用高能脈沖激光束照射太空垃圾表面，使其產(chǎn)生等離子體并向外噴出。外噴的等離子體會(huì)對(duì)太空垃圾產(chǎn)生反向作用力，導(dǎo)致太空垃圾速度降低。此技術(shù)滿足主動(dòng)移除太空垃圾技術(shù)的各項(xiàng)要求，因此前景廣闊，現(xiàn)正進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。

　　還可采用噴射移除技術(shù)。它是向太空垃圾噴射氣體、液體、離子束等，以增加太空垃圾的飛行阻力，從而減小太空垃圾的飛行速度。該技術(shù)可控性較差。

　　另有一些減少太空垃圾的其他處理辦法。比如，用泡沫金屬制造的航天器，使它在重返大氣時(shí)能迅速徹底燃燒化成氣體；研制輕質(zhì)量、便宜的陶瓷材料和高分子材料，將其加在宇宙飛行器外表上制成的盾牌，抵擋小垃圾的撞擊。

　　2024年11月4日，日本研制的世界首顆木殼人造衛(wèi)星升空，當(dāng)它退役重新進(jìn)入大氣層時(shí)，木質(zhì)材料會(huì)燃燒殆盡，而目前的金屬殼衛(wèi)星退役返回地球時(shí)會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境和通信產(chǎn)生負(fù)面影響的金屬顆粒。

　　對(duì)付太空垃圾的設(shè)想舉不勝舉，但都要求不能產(chǎn)生更多的太空垃圾，成本要比較低。目前，上述技術(shù)大部分還停留在“紙上談兵”階段，需要較長時(shí)間的深入探索、不斷試驗(yàn)。

　　總之，對(duì)付太空垃圾是一項(xiàng)多學(xué)科的綜合性長期工作，需要各國都予以重視并開展廣泛的國際合作，從而群策群力地來保護(hù)好人類共有的太空環(huán)境。

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