什麼是太空碎片?

蘇潘塔·穆克吉

斯德哥爾摩 - 俄羅斯週一在太空中炸毀本國一顆衛星的試驗因危及國際太空站機組人員的安全而招致批評,專家表示,俄羅斯製造的碎片場多年來增加了太空活動的風險。

什麼是太空碎片?

太空碎片或太空垃圾由廢棄的運載火箭或太空船零件組成,它們漂浮在距離地球數百英里的太空中,有與衛星或太空站相撞的風險。

太空爆炸或各國進行飛彈試射以用飛彈摧毀自己的衛星也可能造成碎片。除俄羅斯外,中國、美國和印度也曾擊落衛星,造成太空碎片。

由於太空碎片以極快的速度繞地球運行——在近地軌道上的速度約為每小時 15,700 英里(25,265 公里/小時)——一旦發生碰撞,可能會對衛星或太空船造成重大損害。

南安普敦大學宇航研究組組長休·劉易斯教授在接受采訪時表示:“每顆進入軌道的衛星都有可能成為太空碎片。”

隨著馬斯克的 Starlink 和 OneWeb 衛星星座等公司發射更多衛星,近地空間可能會看到更多的太空碎片。

碎片有多大?

美國政府追蹤 https://www.nasa.gov/mission_pages/station/news/orbital_debris.html 大約 23,000 塊比壘球更大的碎片繞地球運行。

大於 1 公分的碎片有 50 萬個,約 1 毫米或更大的碎片有 1 億個。

碎片,特別是國際太空站附近的碎片,每天繞地球 15 至 16 圈,增加了碰撞的風險。

歐洲太空總署 (ESA) 估計 https://www.esa.int/Safety_Security/Space_Debris/Space_debris_by_the_numbers 地球軌道上所有太空物體的總質量超過 9,600 噸。

歐空局太空安全計畫辦公室主任霍爾格·克拉格在接受採訪時表示,幾十年後,如果太空碎片繼續堆積,太空的某些區域可能會變得無法使用。

目前測試的影響是什麼?

週一被摧毀的 Kosmos 1408 衛星於 1982 年發射,重量超過 2,000 公斤(4,410 磅),產生了大量太空碎片。

美國太空司令部在一份聲明中表示,這次測試產生了超過 1,500 塊“可追蹤軌道碎片”,並可能產生數十萬個較小的碎片。

測試後,國際太空站的工作人員被指示在對接的太空船艙內避難兩個小時,以防因與碎片碰撞而需要離開。

「事件發生的高度距離太空站高度僅 80 公里(50 英里),」克拉格說。 “因此,與以前相比,太空站的風險將會增加,甚至可能增加一倍。”

太空碎片會影響太空旅行嗎?

雖然太空碎片不太可能影響太空旅行,但它將為環繞地球的太空飛行帶來重大問題。

對於在大約 1,000 公里(620 英里)高度運行的物體來說,風險最高,這些物體用於通訊和地球觀測。

克拉格說:“我們仍然能夠前往火星,因為我們將非常快速地穿過這個有問題的地區。”

「但如果你想在這個有問題的地區經營並停留多年,從現在起幾十年後可能就不再可能了,」他說。

太空碎片可以清除嗎?

根據NASA https://orbitaldebris.jsc.nasa.gov/faq.html#:~:text=Debris%20left%20in%20orbits%20below,for%20a%20 century%20or%20more,600公里以下軌道上的碎片將在幾年內落回地球,但在 1000 公里以上,它將繼續繞地球運行一個世紀或更長時間。

劉易斯說:“如果我們想嘗試解決空間碎片問題,我們就必須開始清除此類物體。”

日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)和歐洲太空總署已與新創公司合作,協助清除太空碎片。

JAXA 與Astroscale 啟動了為期六個月的示範計畫https://astroscale.com/astroscale-selected-as-commercial-partner-for-jaxas-commercial-removal-of-debris-demonstration-project 來收集世界上第一顆碎片為了清除任務,歐空局正與瑞士新創公司 ClearSpace 合作 https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2019/12/ClearSpace-1,計畫於 2025 年啟動一項任務。

太空碎片不僅是一種危險,而且還增加了衛星營運商的成本。

根據 OECD 的一項研究,地球靜止軌道上的衛星營運商估計保護和緩解措施約佔任務成本的 5-10%,而低地球軌道的成本更高 https://read.oecd-ilibrary.org/科學與技術/空間可持續性_a339de43-en#page7。