美國(guó)電影《地心引力》把太空垃圾的風(fēng)險(xiǎn)戲劇化了。盡管漂浮的扳手和斷裂的火箭部件可能對(duì)宇宙飛船造成最致命的威脅，但大多數(shù)軌道碎片實(shí)際上都是小得多的——想象一下油漆斑點(diǎn)和破碎的衛(wèi)星碎片?，F(xiàn)在，美國(guó)宇航局(NASA)希望利用太空碎片傳感器(SDS)更多地了解環(huán)繞地球軌道運(yùn)行的塵埃大小的微碎片的情況，該傳感器計(jì)劃于近日由太空探索技術(shù)公司發(fā)射的貨物飛船運(yùn)送至國(guó)際空間站。

在國(guó)際空間站的一扇窗戶上發(fā)現(xiàn)的一塊7毫米寬的小碎片。圖片來源：ESA/NASA

利用地面雷達(dá)，美國(guó)空軍正在持續(xù)追蹤約2.3萬(wàn)件比棒球大的空間碎片，從而使人造衛(wèi)星操作者可以通過機(jī)動(dòng)避免與之發(fā)生碰撞。但是BrianWeeden說，人們對(duì)于更小的空間碎片知之甚少。他是華盛頓哥倫比亞特區(qū)的一個(gè)非營(yíng)利性組織安全世界基金會(huì)的項(xiàng)目規(guī)劃主任。

Weeden說，SDS將研究高速運(yùn)動(dòng)的小于1毫米的物體，它們?nèi)匀粫?huì)造成真正的傷害。他說：“如果一顆衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行10年或15年，那么這些小擦傷就會(huì)通過破壞傳感器或磨損材料從而對(duì)衛(wèi)星產(chǎn)生影響?！?/p>

NASA之前曾通過檢查航天飛機(jī)的窗戶和散熱器來研究微碎片，這些微小的沖撞使返回地球的航天飛機(jī)產(chǎn)生了凹痕?！耙淮卧敿?xì)的地面檢查可以估算出撞擊它的物體的大小，但是你從中能得到的信息是有限的?！盝osephHamilton說。他是軌道碎片科學(xué)家，也是位于得克薩斯州休斯敦的約翰遜航天中心的SDS首席研究員。

在安裝到國(guó)際空間站后，新的傳感器將能夠更好地處理真實(shí)的微碎片信息。SDS上的1平方米探測(cè)器包含一層嵌入在細(xì)線網(wǎng)中的薄薄的傳感器。當(dāng)微碎片撞擊到SDS的表面時(shí)，它會(huì)破壞許多此類的電線，這與顆粒的大小有關(guān)。對(duì)于下方傳感器層的破壞為摸清顆粒的速度和軌跡提供了信息。后面的背板將測(cè)量撞擊的強(qiáng)度，從而幫助科學(xué)家估計(jì)物體的密度。

有了這些數(shù)據(jù)，科學(xué)家就可以確定這些微碎片的軌道，從而為它們的來源提供線索。例如，一條橢圓軌道表明，一個(gè)顆粒是一種天然的微流星體；而一條圓形軌道則意味著它可能是從一顆人造衛(wèi)星上掉下來的。

通過對(duì)微碎片數(shù)量的精確估計(jì)，科學(xué)家可以推斷并更好地預(yù)測(cè)大于1毫米且小于10厘米的物體的數(shù)量。Hamilton表示，這些物體會(huì)對(duì)宇宙飛船造成更大的傷害，但卻由于太小而無法被雷達(dá)所跟蹤。

SDS將在國(guó)際空間站距離地球表面約400公里的軌道上運(yùn)行，它被認(rèn)為是一項(xiàng)技術(shù)的演示。如果獲得成功，未來的任務(wù)可能是在距離地球表面700公里至1000公里范圍的高度上研究微碎片，這是一個(gè)更加擁擠的空間，但對(duì)它的了解卻很少。這些發(fā)現(xiàn)可以幫助人造衛(wèi)星設(shè)計(jì)人員開發(fā)出更好的防護(hù)罩，而改進(jìn)的微碎片數(shù)量模型則可以幫助他們找到一條空間塵埃并不構(gòu)成大威脅的軌道。

一些公司已經(jīng)嗅到了研究太空垃圾的機(jī)會(huì)。位于新加坡的一家私人衛(wèi)星服務(wù)公司Astroscale開發(fā)了一顆22公斤的微型衛(wèi)星“IDEAOSG1”，用于研究那些更高的(600公里至800公里)太空碎片。11月28日，Astroscale成為俄羅斯聯(lián)盟號(hào)火箭發(fā)射的多顆人造衛(wèi)星之一，然而該火箭未能到達(dá)預(yù)定軌道，據(jù)估計(jì)此次發(fā)射已經(jīng)失敗。在發(fā)射前，Astroscale首席運(yùn)營(yíng)官ChrisBlackerby在日本東京表示，該公司正在尋求機(jī)會(huì)，通過與政府機(jī)構(gòu)或私人組織的協(xié)議，分享衛(wèi)星收集到的數(shù)據(jù)。Astroscale沒有回應(yīng)有關(guān)俄羅斯火箭發(fā)射失敗的評(píng)論。

空間碎片是宇宙空間中除正在工作著的航天器以外的人造物體，包括運(yùn)載火箭和航天器在發(fā)射過程中產(chǎn)生的碎片與報(bào)廢的衛(wèi)星、航天器表面脫落的材料、表面涂層老化掉下來的油漆斑塊；航天器逸漏出的固體、液體材料；火箭和航天器爆炸、碰撞過程中產(chǎn)生的碎片。

太空垃圾一般在高300公里至450公里的近地軌道上以每秒7至8公里的速度運(yùn)行，而在36000公里高度的地球靜止軌道上則以每秒3公里的速度運(yùn)行。根據(jù)軌道傾角，碰撞時(shí)的相對(duì)速度甚至可以達(dá)到每秒10公里以上，因此具有巨大的破壞力。太空垃圾若與運(yùn)行中的人造衛(wèi)星、載人飛船或國(guó)際空間站相撞，會(huì)危及到設(shè)備甚至宇航員的生命。據(jù)計(jì)算，一塊直徑為10厘米的太空垃圾就可以將航天器完全摧毀，數(shù)毫米大小的太空垃圾就有可能使它們無法繼續(xù)工作。太空垃圾也因此成為了國(guó)際問題。