人類自1957年10月4日第一次發射人造衛星——斯普特尼克1號進入太空以來，第一個(ge) 太空垃圾便已誕生。

太空垃圾包括因壽命已盡而報廢、因事故和故障而失控的人造衛星、發射各類航天器時使用過的火箭本身及其一部分零件，多級火箭分離時產(chan) 生的碎片、大塊碎片相互碰撞後產(chan) 生的小碎片，甚至還有宇航員在太空作業(ye) 時遺失的手套和工具等物品。

據不完全統計，從(cong) 1957年到2005年，世界各國發射成功了約6000個(ge) 航天器，其中俄羅斯3121個(ge) ，美國1802個(ge) ，其中通信衛星1671顆，遙感衛星2107顆，導航衛星384顆，科學衛星和試驗衛星1049顆，空間探測器140個(ge) 。

一些太空作業(ye) 過程也會(hui) 意外地遺留下太空垃圾。在愛德華·塔夫特所著的《構想信息》書(shu) 中提到現存的太空垃圾當中，包括太空人愛德華·懷特在進行艙外活動時遺失的一隻手套，邁克爾·科林斯在雙子星座10號執行任務期間遺失的攝影機及和平號空間站運作15年間棄掉的垃圾袋、一個(ge) 扳手和一個(ge) 牙刷，參與(yu) STS-116（第120次航天飛機計劃）的蘇尼特·威廉斯在一次艙外活動期間也丟(diu) 失了一個(ge) 攝影機，STS120的工作人員在維修國際空間站上一塊太陽能電池板時遺失一對鉗子。

太空垃圾的另一主要來源是冷戰時期反衛星武器的研發，美國與(yu) 蘇聯在上世紀60至70年代所進行的一係列反衛星武器試驗製造了大量太空垃圾。

太空垃圾一般在高300-450公裏的近地軌道上以每秒7-8公裏高速運動，而在36000公裏高度的地球靜止軌道上則以每秒3公裏的速度運動。根據軌道傾(qing) 角碰撞時的相對速度甚至可以達到每秒10公裏以上，具有巨大的破壞力。

因此，太空垃圾若與(yu) 運作中的人造衛星、載人飛船或國際空間站相撞，會(hui) 危及到設備甚至宇航員的生命。
 

據計算，一塊直徑為(wei) 10厘米的太空垃圾就可以將航天器完全摧毀，數毫米大小的太空垃圾就有可能使它們(men) 無法繼續工作，而太空垃圾也因此成為(wei) 了國際問題。

目前比較具體(ti) 的太空垃圾清理方案設想有五個(ge) ，包括“彈弓-衛星太空清掃器”“立方太陽帆”、大氣層爆炸、“激光掃帚”、太空清理衛星。

美國德州農(nong) 工大學提出“彈弓-衛星太空清掃器”的設計方案。該方案能夠捕獲太空垃圾，再將太空垃圾投向地球大氣層燃燒，之後使用動量航行至下一個(ge) 太空殘骸目標進行清除。

英國提議建造“立方太陽帆”，使用小型人造衛星帶動太陽帆捕獲太空殘骸至低軌道。最初計劃於(yu) 2011年實施，但目前該計劃仍在籌劃之中，期待生產(chan) 商薩裏太空中心製造更多小型人造衛星來實現。

美國弗吉尼亞(ya) 州雷神BBN科技公司的丹尼爾-格雷戈裏提出一種策略——在大氣層製造“爆炸”，使人造衛星殘骸進入低軌道燃燒。他們(men) 在高海拔平原釋放氣球爆炸，2012年初進行的研究測試表明，該方法足以擾亂(luan) 低地球軌道太空殘骸的運行路徑。

美國航空航天局希望研製“激光掃帚”，它主要針對直徑1—10厘米的太空垃圾。“激光掃帚”鎖定某個(ge) 太空垃圾目標後，將發出一束激光，照射在太空垃圾背離地球的一端，使之部分升華為(wei) 氣體(ti) 。就像噴氣式飛機的原理一樣，利用氣體(ti) 的反作用力推動太空垃圾朝地球的方向運動，最終使其進入大氣層，與(yu) 大氣層產(chan) 生強烈摩擦而燃燒自毀。

瑞士航天中心正在研發一種超快仿生手臂，將其安裝在“清潔空間一號”衛星上，捕捉並回收太空垃圾。瑞士航天中心希望這個(ge) 機械手臂能在0.05秒內(nei) 抓住各種不規則形狀的拋擲物。

我國新一代運載火箭長征七號，2016年6月25日首飛搭載的遠征1A上麵級，為(wei) 中國未來空間碎片清理等軌道服務奠定了工程應用基礎，對於(yu) 中國空間運輸與(yu) 應用係統的發展具有裏程碑意義(yi) 。首飛火箭搭載載荷“遨龍一號空間碎片主動清理飛行器”也在探索太空垃圾清除相關(guan) 技術。

（作者單位：中科院地質地球研究所）


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