人類是混亂的物種。我們不僅污染了地球上的空氣、土地和水，而且還在太空中留下了垃圾。
有無數物體，稱為太空碎片，在我們上方繞軌道運行。其中之一是被遺棄的中國太空站，於4月2日墜落地球。中國天宮一號（或「天宮」）等物體重返大氣層對人類造成的直接風險微乎其微——大多數碎片在地球大氣層中燃燒，被剩餘碎片擊中的可能性較小還不如被雷擊中。
但太空碎片還帶來其他威脅。從小油漆斑點到公共汽車大小的報廢航天器，這些物體可能會損壞或摧毀對我們現代生活至關重要的運行衛星。從長遠來看，他們可能會將有價值的軌道變成大型垃圾場。
歐洲新聞台採訪了歐洲太空總署的太空碎片專家 Tim Flohrer），探討如何保持太空清潔並可作為子孫後代的資源使用。
有多少太空碎片，它是什麼？
太空中只有少量物體是我們使用的衛星：大約 1,500 個，或者現在可能更多一點，因為我們看到連接衛星的快速增加。我們有一個目錄，所有元素的列表太空碎片，其中包括 20,000 多個大於 10 公分的物體。其中大約三分之二是太空爆炸或碰撞產生的碎片。我們還有用於將衛星送入軌道的航天器，一旦它們不再有用，不幸的是，它們中的大多數也會留在軌道上。我們還有一些所謂的與任務相關的物體，例如望遠鏡蓋、螺栓和重物，它們被釋放到軌道上。如果你看看較小的尺寸，我們有大約 600,000 個大於 1 公分但小於 10 公分的物體，它們仍然很危險，因為它們可以損壞甚至摧毀小型衛星。
一些太空碎片被描述為“飛行的子彈”。這個描述適用於那些較小的物體嗎？
是的，你可以這麼說。你必須想像速度非常高，軌道速度為每秒 7.5 公里。如果是正面接近碰撞，則速度可達每秒 15 公里。那麼，一公分的物體碰撞時的能量可與爆炸的手榴彈相當。當然，你可以想像衛星不會在這樣的碰撞中存活下來。
為什麼將所有這些物體放在太空中會成為一個問題？
有兩個完全不同的問題。第一個是短期問題。我們運行衛星，在日常生活中，我們依賴太空衛星基礎設施提供的許多服務，例如導航、電信、更好的預報等。在我們的日常操作中，我們必須考慮空間碎片數量，以便安全地操作所有衛星。我們必須進行避碰演習，並且時不時地會發生再入事件，即大型物體進入大氣層並且沒有完全燃燒。
長期的問題是，空間碎片數量的增長已達到某個臨界點——我們將其描述為某些軌道上的物體達到了「臨界密度」。早在 70 年代，一位研究員唐納德·凱斯勒 (Donald Kessler) 就預測這種情況將會發生，這被稱為凱斯勒綜合症。這意味著太空碎片碰撞產生的碎片會產生後續的碎片或碰撞。這將導致軌道上的空間碎片數量呈指數級增長，進而導致某些軌道區域不再可用，例如近地軌道（大多數衛星所在的位置，包括國際太空站）或對地靜止軌道軌道，這是非常寶貴的資源，可以繼續利用空間來實現對當今生活至關重要的應用。
凱斯勒症候群成為現實的可能性有多大？
不幸的是，如果我們繼續我們所謂的一切照舊的情況，這種情況很有可能發生。在跨機構空間碎片協調委員會或 IADC，我們協調了研究來預測軌道上空間碎片數量的增長。這些研究的結果是航太機構之間達成的共識，即即使我們在減少空間碎片的產生方面取得進展，即使我們比一切照舊的情況做得更好，我們仍然會看到太空碎片的增長。即凱斯勒綜合症的發生地。
這些機構的結論是，我們需要從軌道上取出大型物體，特別是那些有可能分裂成更小的空間碎片顆粒的大型物體。
對於太空碎片我們還能做些什麼？
我們必須加強遵守現有的空間碎片減緩準則和規則。我們需要減少新碎片的產生。我們可以透過多種方法來做到這一點：最重要的一種是將物體移出這些人口稠密的區域。在近地軌道區域，有一條規則要求在任務結束後 25 年內將衛星移出軌道。在地球靜止軌道上，你應該將物體移動到所謂的墓地軌道，並在任務結束時「鈍化」你的衛星——這意味著你移除所有能源，耗盡燃料並縮短電池，以便其爆炸的風險被最小化。還有一些其他規則。
另一點是去抓住那些又重又大的物體，並將它們帶入受控的重返大氣層並在大氣層中燃燒。不幸的是，模擬表明我們每年至少必須對一些物體這樣做，而且我們不得不說，相關技術正在開發中，但目前還不存在。
每個人都遵守緩解規定嗎？
有一個報告(pdf) 關於遵守我的同事發布的空間碎片減緩指南，它顯示了一個非常有趣的模式。在擁有大量電信和廣播衛星的地球靜止區域，幾乎所有營運商在其任務結束時都至少嘗試離開地球靜止軌道，因此那裡取得了良好的進展。這些規則已經存在了近二十年，現在在衛星的設計和運作中也得到了考慮。
不幸的是，在地球低層地區，我們不得不說，大多數仍然依靠大氣層來清除物體。最多可以說 500 或 600 公里，取決於衛星 - 足以說明 25 年後這些衛星將重新進入。但對於更高的軌道或更大質量的物體，執行主動「脫軌燃燒」（降低高度甚至進行受控再入）的衛星數量仍然沒有增加，這是一個令人擔憂的問題。特別是如果我們考慮未來：隨著大型衛星星座接下來，我們可以看到向太空發射衛星越來越便宜，衛星也越來越小，這意味著我們必須加強減少太空碎片的產生。
隨著進入太空的成本越來越便宜，可以提供的服務越來越多，客戶也越來越多——這是一件好事，請不要誤會我的意思——我們必須接觸越來越多的商業客戶運營商和服務提供者依賴空間作為資源。一些同事指出了“公地悲劇”，這在其他領域也是一個概念，即如果監管不力，共享的某種資源可能會被過度使用。
有不同的架構和所謂的行業標準，這些是自願的，但大多數運營商都遵循。它們是由機構和行業共同開發的，因此它們被認為就其要求而言是可行的，但您仍然可以決定在專案中不遵循標準。我們希望國家立法與這些標準相容。一些國家這樣做了，我們希望在該領域取得進展。
正在探索哪些不同的選擇來清除太空中已經存在的碎片？
在歐洲太空總署，有清潔空間倡議我在荷蘭歐洲太空研究和技術中心的同事們對此非常積極。我們需要了解這些要移除的物體的翻滾行為——它們旋轉了多少、在什麼軸上等等。這不是一項微不足道的任務，但你可以從地面上完成它，我們正在開發方法來理解這些不再受控制的物體。
然後，您需要開發技術來讓您的車輛靠近物體進行機動，然後可能還要對要移除的衛星進行更仔細的檢查。
你必須發展技術來抓住物體或以某種方式對其採取行動，以便將其從軌道上移除。目前正在討論幾種技術——其中一些是機械手臂，有些是網，甚至還提出了魚叉。
您能談談在可持續利用空間方面誰領先誰落後嗎？
大多數太空參與者（如果不是全部）都明白這是一個全球性問題，需要跨全球的方法。這並不是說我們可以指責某人。這確實被理解為我們所有人的共同風險。當然，有些更先進，但所有這些都努力避免產生空間碎片。我認為這已經是一個好消息，被理解和分享。
我們應該明白，空間是一種資源，在日常生活中，許多人在不知不覺中使用空間科技。這完全沒問題，但我們或許應該花一點時間想像一下，如果沒有太空應用，我們的日常生活會變成什麼樣子。
提姆‧弗洛勒 (Tim Flohrer) 是歐洲太空總署的太空碎片分析師。為了篇幅和清晰度，本次訪談經過編輯。
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