太空垃圾的危害

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基本概念
太空垃圾
照火箭科學家專業的說法，它們被稱為“軌道碎片”，不過一般人都將其稱為“太空垃圾”。如今，太空垃圾日益成為人類面臨的一個難題。我們51年前將第一個太空飛行器發射到太空——蘇聯第一顆人造衛星。半個世紀過去了，我們已經將太空變成了一個垃圾場，裡面充斥著無數的碎片。在這裡，數百顆衛星、一個國際空間站、一個太空望遠鏡、大量行星間探測器正在運行，另外俄羅斯“聯盟”號飛船和美國太空梭也偶爾前來湊熱鬧。不時飛過的太空垃圾無疑對這些太空飛行器和太空人的安全構成了嚴重威脅。
它們在地球上空構成了獨特的環狀物和球體‘大多數太空垃圾都靠近地面，即處於距地面200至300英里的低地軌道，對太空人和他們的太空飛行器安全構成了致命威脅。太空飛行器會掉落大氣層化為灰燼，但這一過程通常需要幾個月時間。還有數百萬太空碎片在距地面2萬英里的地球靜止軌道周圍徘徊，始終不散去。
成這些碎片的東西是，廢棄的太空飛行器和報廢衛星，火箭外包裝，碰撞和對接期間產生的金屬片，螺母和螺栓，不慎丟棄的工具，大塊冰凍火箭燃料，以及從載人飛船上扔下的太空人排泄物。1965年，在美國太空人第一次太空行走期間，“雙子星4”號飛船太空人埃德華·懷特丟失了一幅手套。在隨後一個月中，手套以時速1.75萬英里在太空飛行，成為有史以來最為危險的服裝用品，直至它幾個月後在地球大氣層化為灰燼。
俄羅斯“和平”號空間站雖為人類太空探索作出過重大貢獻，但也在運行過程中產生了200多包垃圾，當時太空人的環保意識不像現在這么強烈，將它們直接丟棄到茫茫太空，1994年，“飛馬座”無人火箭爆炸，瞬間化為30萬件直徑超過八分之一英寸的碎片。
令人驚訝的是，美宇航局和其他機構逐漸地將部分太空垃圾編成目錄。美國雷達可以跟蹤到小到直徑十分之一英寸的物體。太空垃圾之所以受到如此重視，是因為它們嚴重威脅著太空人和太空飛行器安全。一小塊塗料在太空的飛行速度能達到時速數萬英里，一旦撞到國際空間站上，它們能輕而易舉在空間站外殼留下凹痕，甚至能撞裂玻璃。
垃圾來源
NASA（美國國家航空航天局）憂心忡忡地公布：2005年1月17日，南極上空885公里，發生了一起看似偶然的“宇宙交通事故”——一塊31年前發射的，美國雷神火箭推進器遺棄物，與中國6年前發射的長征四號火箭CZ-4碎片相撞。這是一起典型的太空垃圾“宇宙交通肇事案”。
最早提出“太空垃圾”概念的是防空部隊的值班人員，因為監控宇宙空間的部門每天要監視5萬多個物體，太空垃圾常令他們迷惑。16年前，加拿大某氣象台宣布，發現了英仙星座附近有星體爆炸。後來才弄楚，這不過是一顆廢棄人造衛星在太陽光反射下造成的效果。另據俄報載，1987年，曾發生過因連線器擰不緊，“量子”艙無法同“和平”號對接的情況。當時，經驗豐富的地面控制中心認為，艙外肯定有物質干擾對接，於是派一個考察組上去檢查，結果發現那裡有一個金屬殘片。
20世紀60年代以前，沒人聽說過太空墜落物，但是自1973年以來，每年有數百塊太空垃圾墜落地球。但由於其在經過大氣層與空氣產生的急劇摩擦使得這些垃圾在未通過大氣層時就自我燃燒殆盡，在大氣層的保護下就自我毀滅了。萬幸的是，迄今沒有大型的太空垃圾墜向地球，因此也尚未傷人。
美國東部時間2009年2月10日上午11時55分（台北時間2月11日晚0時55分），美國和俄羅斯的兩顆通信衛星在太空相撞並產生大量太空垃圾，這極有可能會對國際空間站構成威脅。
美國宇航局（NASA）表示，他們還需要數周時間來判斷此次事故帶來的破壞程度，目前只是在對約500塊體積較大的碎片進行跟蹤。
根據其通報，這次衛星相撞發生地點位於西伯利亞上空790公里，兩顆相撞的衛星分別是美國1997年發射的一顆銥星，以及俄羅斯1993年發射的一顆衛星。前者是銥星公司運行中的66顆通訊衛星之一，後者則是一顆報廢的俄羅斯衛星。
這也是人類歷史上首次發生衛星相撞事故。
美國宇航局太空垃圾跟蹤首席科學家尼古拉斯·詹森（NicholasL.Johnson）說，儘管以前曾經觀測到三次很小的碰撞，但是這么大的兩顆通訊衛星撞到一起還是第一次。
近年來，隨著地球外層空間逐漸被人造物體所充斥，太空交通控制問題也已經日益突出。
根據美國宇航局的統計，目前地球軌道上有大約4000個運行中或報廢的人造衛星和火箭殘體，此外還有大約6000個可以看到並跟蹤的太空垃圾碎片；而直徑超過一厘米的太空垃圾，更多達20萬個。這些物體大多數的運行速度，都在2萬公里/小時以上。
運行在地球軌道上的這些物體無時無刻不對衛星本身的安全、太空梭以及國際空間站的安全構成威脅。
根據美國憂思科學聯盟（UnionofConcernedScientists）截至2009年1月21日的統計數據，目前運行在地球軌道上的人造衛星為905顆，其中美國443顆、俄羅斯91顆、中國54顆，最為擁擠的地球同步軌道（高度35860公里，赤道上空，傾角為0）上的衛星為366顆。近地軌道（700公里到2000公里）上有442顆。
2008年10月，來自美國、歐盟、俄羅斯和中國的幾百名太空安全專家曾經在義大利羅馬召開了一次國際太空安全會議，其議題就是“民用太空環境安全預警”。
這次會議的發起人之一，世界安全基金會（SecureWorldFoundation，SWF）的技術顧問布萊恩·維頓（BrianWeeden）就表示，直到目前，太空環境安全的討論還只限于軍事範疇。
但他提醒說，太空環境安全預警不僅對於軍事行為至關重要，也對於民用太空飛行器生死攸關，因此必須在國際範圍內建立一套類似於目前管理民用航空系統的太空交通管制系統，以避免日後出現的混亂。而在目前，少有企業和國家擁有獨立完成和運行這樣的系統的資源。
早在1985年，美國主要政府智囊機構阿斯平戰略集團就提出，地球同步軌道上的太空飛行器正在以每十年翻一番的速度增加，將顯著增大太空行為的難度和太空事故的可能性，因此必須提高美國的太空監測和跟蹤能力。
這在很大程度上，促成了美國太空監視網的進一步完善。目前這套網路由分布在全球的25個陸基雷達站點組成，能夠發現在3萬公里高空飛行的直徑只有十厘米的物體，迄今他們已經對超過數萬個繞地飛行的太空物體進行過跟蹤調查，嚴密監控中的在軌目標達1.8萬個。
不過要將全球隸屬於各個國家、具備不同用途，甚至包含軍事機密的人造衛星納入到統一的太空交通管制系統，儘管技術上的障礙不難克服，政治上卻存在難以逾越的鴻溝。
美國華盛頓防務信息中心主任特麗莎·海申斯（TheresaHitchens）就表示，隨著軍事上投入的增加，也迫切需要建立一套用於非軍事用途的中立的數據分享系統，以確保透明和避免摩擦。
目前運行中的線上衛星跟蹤系統CelesTrak，可以根據美國北美太空安全司令部（NORAD）的監測數據跟蹤太空中衛星的運行情況，並每周提供一份“蘇格拉底報告”（SOCRATES：SatelliteOrbitalConjunctionReportsAssessingThreateningEncountersinSpace），預測在下一周可能發生的衛星軌道交錯事件。
不過這次的衛星相撞事件卻並未被預測到，原因是俄羅斯衛星脫離了原有軌道。位於美國休斯頓詹森太空中心負責研究軌道殘骸的專家馬克·馬特尼（MarkMatney）就指出，俄羅斯的衛星首先失去了控制，並脫離了原先的軌道，因此造成了此次撞星事故。
但他同時也警告說，如果國際社會不能儘快採取措施，“我們知道這種相撞事故遲早會發生的。”
垃圾種類
太空垃圾的名目繁多：大的有已經“壽終正寢”，但仍在空間軌道兜圈子的衛星、空間站等太空飛行器，被遺棄的運載火箭推進器殘骸；中等有意外爆炸形成的碎片，如1996年6月3日，美國一枚飛馬座火箭發生爆炸，共產生了約300000個危害性碎片；小的有一些零部件，如星箭分離用的爆炸螺栓、衛星包帶和彈簧等，還有太空人“隨地亂扔”的垃圾，比如1965年，在美國首次太空行走過程中，太空人愛德華失手丟掉了一隻手套（還好，一個月後，這隻時速近28000公里，人類歷史上殺傷力最大的手套墜入大氣層燒毀）；更多的則是極其微小的空間微粒，如太空飛行器脫落的油漆顆粒等。
那么在近地球軌道究竟有多少太空垃圾呢？有人估算，自開闢太空時代50年來，太空垃圾大約已有2.5萬塊。由於其中許多物體在進入大氣層時燒掉了，現在能夠看到的大約有9000件。而且，一個太空飛行器若在600公里的高空飛行，它將圍繞地球轉25～30年，如果它位於1000公里的高度，則可飛行到4001年，如果再高，它則幾乎會成為永恆的物體。如今，太空中這種“長壽”垃圾越來越多，清除將是極其艱難的。
太空垃圾（Spacedebris、Orbitaldebris或Spacejunk）是圍繞地球軌道的無用人造物體。太空垃圾小到由人造衛星碎片、漆片、粉塵，大到整個火箭發動機構成。自2009年1月以來已有大量的太空垃圾在太空軌道中。由於高速的軌道碎片可對運轉的衛星造成極大損害，太空垃圾成為日益受到關注問題。2011年9月2日，歐洲航天局（ESA）公布了近地軌道區域的太空垃圾合成圖片。美國全國研究委員會9月1日公布報告稱，地球上空的太空垃圾數量已經達到“臨界點”。該委員會呼籲美國國家航空航天局（NASA）採取措施減緩太空垃圾的影響。
太空垃圾又稱空間碎片或軌道碎片，是宇宙空間中除正在工作著的太空飛行器以外的人造物體，包括運載火箭和太空飛行器在發射過程中產生的碎片；太空飛行器表面材料的脫落，表面塗層老化掉下來的油漆斑塊；太空飛行器逸漏出的固體、液體材料；火箭和太空飛行器爆炸、碰撞過程中產生的碎片
按照火箭科學家專業的說法叫做“軌道碎片”，不過一般人都將其稱為“太空垃圾”。別小看了這些零零碎碎的太空垃圾，據統計，直徑大於1厘米的空間碎片數量竟然超過11萬個，而大於1毫米的空間碎片超過三十萬個。驚訝有這么多的垃圾嗎？其實，歸根結底都是我們人類自己製造的。
歷史事件
1961年至1963年美國西福特計畫
1984年美國反衛星飛彈試驗
2007年中國反衛星飛彈試驗
2008年美國燃霜行動
2009年衛星碰撞事件

Ⅰ【太空垃圾的危害】
自上世紀五十年代開始進軍宇宙以來，人類已經發射了４千多次航天運載火箭。據不完全統計，太空中現有直徑大於１０厘米的碎片９千多個，大於１．２厘米的有數十萬個，而漆片和固體推進劑塵粒等微小顆粒可能數以百萬計。
不要小看這些太空垃圾，由於飛行速度極快（６－７公里秒），它們都蘊藏著巨大的殺傷力，一塊１０克重的太空垃圾撞上衛星，相當於兩輛小汽車以１００公里的時速迎面相撞——衛星會在瞬間被打穿或擊毀！試想，如果撞上的是載人宇宙飛船……
而且人類對太空垃圾的飛行軌道無法控制，只能粗略地預測。這些垃圾就像高速公路上那些無人駕駛，隨意亂開的汽車一樣，你不知道它什麼時候剎車，什麼時候變線。它們是宇宙交通事故最大的潛在“肇事者”，對於太空人和飛行器來說都是巨大的威脅。
目前地球周圍的宇宙空間還算開闊，太空垃圾在太空中發生碰撞的機率很小，但一旦撞上，就是毀滅性的。更令航天專家頭疼的是“雪崩效應”——每一次撞擊並不能讓碎片互相湮滅，而是產生更多碎片，而每一個新的碎片又是一個新的碰撞危險源。如果有一天，等地球周圍被這些太空垃圾擠滿的時候，人類探索宇宙的道路該何去何從呢？
Ⅱ【太空垃圾令“挑戰號”停止飛行】
　1957年10月4日，前蘇聯成功地發射了第一顆人造地球衛星，揭開了人類空間時代的序幕，同時也為太空送去了第一批垃圾。太空垃圾是人類在進行航天活動時遺棄在太空的各種物體和碎片，它們如人造衛星一樣按一定的軌道環繞地球飛行，形成一條危險的垃圾帶。太空垃圾可分為三類：一是用現代雷達能夠監視和跟蹤的比較大的物體，主要有各種衛星、衛星保護罩及部件等，這類垃圾目前已達8000多個；二是體積小的物體，如發動機等在空間爆炸時產生的，其數量估計至少有幾百萬；三是核動力衛星及其產生的放射性碎片，到2000年，這類衛星送到地球軌道上的碎片達3噸。在人類太空史上，太空垃圾造成的事故和災難屢見不鮮。1983年，美國太空梭“挑戰者”號與一塊直徑0.2毫米的塗料剝離物相撞，導致舷窗被損，只好停止飛行。前蘇聯的“禮炮—7”號軌道站也多次被此類“塵埃”損壞。1986年，“阿麗亞娜”號火箭進入軌道之後不久便爆炸，成為564塊10平方厘米大小的殘骸和2300塊小碎片，這枚火箭的殘骸使兩顆日本通信衛星“命赴黃泉”！隨著人類太空史上的一次次壯舉，太空垃圾與日俱增。人類先後已將4000餘顆衛星送入太空，目前仍在正常運轉的僅有400餘顆，其餘的或墜毀於地球表面，或遺留在太空，成為太空垃圾。據統計，目前約有3000噸太空垃圾在繞地球飛奔，而其數量正以每年2%—5%的速度增加。科學家們預測：太空垃圾以此速度增加，將會導致災難性的連鎖碰撞事件發生，如果不加控制，到2300年，任何東西都無法進入太空軌道了。
Ⅲ【太空垃圾對太空人的危害】
在太空，如果有芝麻粒大小的金屬碎片想太空人飛來，都有可能將太空人的太空衣擊出洞，從而對太空人的生命造成威脅。
Ⅳ【太空垃圾對地球的危害】
現在在地球的外圍，有許多太空垃圾，如果它們掉到地球上，後果將不堪構想。
美國宇航局分析，氨水容器進入地球大氣層後，總共有15塊碎片經過炙熱的高溫後殘留下來，這些碎片最小的大約有1.4盎司(40克)，最大的將近40磅(17.5公斤)。如果它們最終降落到地球上，最大的碎片將以大約每小時100英里的速度撞上地面。蘇弗里迪尼事先提醒說：“如果有人在地球上發現不明物體，我希望他們不要靠這些東西太近。”