太空垃圾知多少?

太空垃圾威胁航天及环境


  我国神舟九号载人航天飞船,日前成功返回地面。在神九任务中,太原卫星发射中心负责为神九监测太空环境,确保神九飞行安全。专家称,监测的重点为太空垃圾,它对航天发射和地球环境都构成了巨大威胁。那么,什么是太空垃圾?它有何危害?处理太空垃圾有哪些方法?本期应知,为读者进行答疑解惑。


  欧洲航天局于2011年公布了一张近地轨道区域的太空垃圾合成图。该图片上的太空垃圾是从1957年10月4日到2008年1月1日期间,由世界各国发射的大约4600枚火箭所携带的6000颗卫星产生的。


  太空垃圾危害

  定义


  太空垃圾:是指宇宙中已失去作用的人造天体,包括已废弃的卫星本体,被遗弃的运载火箭推进器残骸,仪表舱里排出的防护罩壳,翻滚卫星上洒落的碎片,散落的零件,爆炸后产生的碎片等。这些为数众多的残骸垃圾对空间环境是一种污染,也增加了宇宙航行等空间活动的危险性。

  太空垃圾大体可分为三类。第一类是用现代雷达能够监视的比较大的物体,主要有各种废弃卫星、卫星保护罩、火箭推进器等;第二类是体积小的物体,如发动机等在空间爆炸时产生的碎片;第三类是核动力卫星及其产生的放射性碎片。


  危害


  太空垃圾已经成为人类航空航天活动的巨大障碍,成为了威胁人类安全的新隐患,也是人类面临的新的环境问题。总体来说,太空垃圾的危害主要表现在3个方面。

  第一,对宇航设备如宇宙飞船、火箭等造成毁坏。因太空碎片高速运动,即使是一小块碎片,都能在飞船或卫星上撞出一个洞,并导致电力短路等故障。

  第二,威胁地球安全。太空中一些体积较大的碎片极有可能进入地球大气层,一部分由于大气摩擦而烧毁掉,另一部分则会降落到地面,从而直接威胁人类的生命财产安全。

  第三,导致大气污染。太空垃圾中有相当部分的核爆炸物,这些核爆炸废弃物,尤其是核动力发动机的脱落更具危险性,它们会对地球造成严重的放射性污染。据统计,目前太空中的核装置多达百个。

  另外,人类在发射导弹时,核爆炸可在地球大气层中形成巨大的氢气蘑菇云。这种蘑菇云能够破坏大气层的冷暖和化学成分,导致大气污染,并最终改变蘑菇云下面地球表面的气候。


  太空垃圾处理


  为控制和减少太空垃圾对人类的潜在威胁,航天专家们开始研究限制空间垃圾产生、减少空间垃圾危害、清除空间垃圾的办法。

  焚烧处理是一种比较常用的解决方案。这种技术适用于寿命已尽的人造卫星:卫星运行终止后,可以使之重新进入大气层并自行焚毁。另一种解决办法是将废弃的人造卫星发射到一条更高的轨道上,在这条轨道上,运行的航天器寥寥无几,因此发生撞击的可能性降低。

  目前清除与回收太空碎片的方法还有“激光扫帚”,即用激光产生的光压推开微小碎片,或用热量气化太空碎片,适合处理直径1~10厘米的太空垃圾;“太空垃圾网”,指用高强度纤维编织的网络拦截太空碎片;“机器清洁工”,是指带有机械臂的卫星移动到大块太空碎片附近,然后抓住该碎片;“自杀式清扫”,是一种让发射航天器与大块太空碎片“对接”,使其速度降低,变轨至低轨道,进入大气层烧毁的方法。但这些技术大都停留在实验阶段,眼下有效的控制途径还是以预防为主,尽可能减少生成新的太空垃圾。


  最重的太空垃圾——俄罗斯“和平号”空间站

  国际太空法规有哪些?


  国际上关于外层空间的管理和立法工作,始于联合国成立后。1958年12月23日,联合国大会决定设立由l8个成员组成的“和平利用外层空间特设委员会”。特设委员会的任务,是记录本年度联合国在外空活动领域的作为,并向次年的联合国大会提交报告。

  1963年12月13日,联合国通过了《各国探索和利用外层空间活动的法律原则宣言》,从此国际上陆续签订了一系列关于外层空间的国际条约。这些关于外层空间的立法为外空资源和环境的管理提供了最初的法律依据。它们确认外空资源为全人类所共有,各国都可以对其自由勘测、利用和开发;对于外空环境全人类都有保护其不受破坏的义务。主要有以下法律文件:

  (1)《禁止在大气层、外层空间和水下进行核武器试验条约》。本条约明确禁止缔约国在大气层和各自管辖以外的外层空间和水下,进行核武器试验爆炸或其他任何核爆炸,以免给人类及其环境造成放射性污染。虽然条约提出了“外层空间”的问题,但其基本出发点还是地球,偏重于保护地球本身的环境。

  (2)《关于各国探索和利用包括月球和其他天体在内的外层空间活动原则的条约》。其中第一条规定了人类在外空的共同利益,和平探索和利用外空资源与环境关系到全人类,各国间应予以合作,并必须照顾到他国利益。第三条将探索和利用外空及其他天体上资源与环境的活动归于国际法的框架下加以约束。

  (3)《空间物体所造成损害的国际责任公约》。条约对空间物体给地球环境和人类健康带来的损害,规定了相应的赔偿责任。

  (4)《关于各国在月球和其他天体上活动的协定》,对保护外层空间的资源和环境有较明确的规定。