太空中的“马路杀手”

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　　新闻回顾：美国东部时间2009年2月10日上午11时55分(北京时间11日零时55分)，美国和俄罗斯的两颗通信卫星在太空相撞，并产生大量太空垃圾。这些太空垃圾撞到国际空间站的风险不大，但可能会影响同一轨道上的各国通讯卫星和气象卫星，引发连环撞击事故，使具有20年历史的哈勃望远镜也岌岌可危。
　　太空垃圾是什么?为何竟然能对卫星和哈勃望远镜构成威胁?
　　
　　太空垃圾为何物
　　
　　提起垃圾，大家并不陌生，就是那些废弃无用的或肮脏破烂的东西。我们把在日常生活中产生的垃圾叫生活垃圾，把在工业生产过程中产生的垃圾叫工业垃圾。那太空垃圾是什么呢?它是如何产生的?
　　简单说来，太空垃圾就是人类在进行航天活动时，有意或无意地遗弃在太空的各种物体和碎片，比如废弃的卫星、火箭的末级、整流罩的零件、螺栓、垫圈、各种各样的金属块和脱落的涂料等。它们像人造卫星那样按一定的轨道环绕地球飞行，形成一条危险的垃圾带。太空垃圾还有一个比较专业的称呼，火箭科学家称它们为“轨道碎片”。
　　像地面上的各种垃圾一样，太空垃圾也是由人类自己产生的。1957年10月4日，苏联成功发射了第一颗人造地球卫星，揭开了人类探索太空的序幕。但同时，也为太空送去了第一批垃圾。那时人们并没有太空垃圾的概念，宇航员将飞行过程中产生的垃圾用专用的垃圾集装箱装满后即通过舱口丢到太空中。而且。在完成飞行任务后，把卫星的装载舱、备用舱、仪器设备等也都遗弃在卫星轨道上，成为太空垃圾。
　　此后，随着人类太空史上的一次次壮举，太空垃圾与日俱增。有人估算，自上世纪50年代开始进军太空以来，人类已先后将4000余颗卫星送入太空，目前仍在正常运转的仅有400余颗，其余的或坠毁于地球表面，或遗留在太空，成为太空垃圾。据不完全统计，太空中现有直径大于10厘米的碎片9000多块，大于1.2厘米的有数十万块，而漆片和固体推进剂尘粒等微小颗粒可能数以百万计。而且，其数量正以每年2％～5％的速度递增。
　　
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　　太空垃圾有个共同的特点――它们都十分“长寿”，不易消失。一个太空飞行器若在距离地球600公里的高空飞行，它将围绕地球转25～30年；如果它位于距离地球1000公里的高度，则可飞行到4001年；如果再高，它则几乎可以“长生不死”，永久地存在于太空中。
　　
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　　最早提出“太空垃圾”这一概念的是防空部队的值班人员，因为监控宇宙空间的部门每天要监视5万多个物体，太空垃圾常令他们迷惑。
　　
　　太空垃圾的危害
　　
　　别以为太空垃圾离地球那么远，不会对人类造成危害，其实，太空垃圾给我们的航天事业的发展带来了很大的隐患。运行在地球轨道上的那些太空垃圾已成为卫星、航天飞机、太空望远镜以及国际空间站的潜在杀手。
　　太空轨道就像地球上的高速公路，那些在轨道上正常运行着的卫星、太空望远镜、国际空间站，就像在高速公路上正常行驶的车辆；而太空垃圾不论大小，都像速度极快却失去控制的车辆，它们横；中直撞，不知道下一秒会驶向哪个方向，不知道什么时候就会撞上别人。可以这么说，太空垃圾就是在太空高速公路上出现的“马路杀手”，说不定什么时候就会肇事。而一旦发生碰撞事故，便会产生更多的碎片，产生更多的“马路杀手”，造成“雪崩效应”，引发更多的碰撞。
　　也许有的同学会问，小小碎片也会引起那么大的麻烦吗?大家都听说过飞鸟撞毁飞机的事件吧?小小的飞鸟怎么能撞毁大飞机呢?这是因为。每个运动的物体都具有一定的动能，它的动能等于它的质量乘以速度。小鸟的质量虽然不大，但是相对于飞机的速度特别大，当小鸟撞上飞机时，它能对飞机表面产生巨大的撞击力，甚至可以穿透飞机表面，所以很容易对飞机造成损毁。同样的道理，在太空中，即便是一块小小的油漆碎片，它的质量虽然微乎其微，但它的速度却是极大的(太空垃圾多是以第一宇宙速度绕地球运行的，第一宇宙速度为每秒7.9公里)，因此它的破坏力也极大。
　　实际上，当以每秒3公里的速度运行时，一个直径10厘米的太空垃圾足以毁坏任何宇宙飞船；一块仅有阿司匹林药片大的残骸可将人造卫星撞成“残废”，可将造价上亿美元的航天器送上绝路；一颗迎面而来的直径为0.5毫米的金属微粒，足以戳穿密封的太空服；连人们肉眼无法辨别的尘埃(如油漆细屑、涂料粉末)，也能使宇航员殒命!
　　
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　　太空垃圾不仅仅给航天事业带来巨大隐患，而且还会污染宇宙空间，给人类带来灾难，尤其是核动力发动机脱落，会造成放射性污染。前苏联共发射过31颗核动力侦察卫星，其中已有两颗给地面带来污染：1978年，“宇宙954”号大放射性残骸落入加拿大的斯克拉芬海；1983年，“宇宙1402”号的反应堆芯落入南大西洋。
　　
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　　杀伤力最强的手套――1965年，美国宇航员爱德华在首次太空行走过程中，失手丢掉了一只手套。这只手套当时的时速接近28000公里，动能极大，任何宇宙飞船如果被它撞上必毁无疑!万幸的是，这只人类史上杀伤力最强的手套还没有来得及造成危害，就在一个月后，坠入大气层烧毁了。
　　
　　太空垃圾的前科
　　
　　在人类太空史上，太空垃圾造成的事故和灾难屡见不鲜。
　　1983年，美国“挑战者”号航天飞机与一块真径0.2毫米的涂料剥离物相撞，导致舷窗被损。只好停止飞行。前苏联发射的“礼炮－7”号轨道站也多次被此类“尘埃”损坏。
　　1986年，“阿丽亚娜”号火箭进入轨道之后不久便爆炸，变成564块10厘米大小的残骸和2300块小碎片。这枚火箭的残骸使两颗日本通信卫星“命赴黄泉”!
　　1991年9月15日，美国发射的“发现者”号航天飞机差一点与太空中的火箭残骸相撞。当时，“发现者”号与这个“不速之客”仅仅相距2.74千米，幸亏地球上的指挥系统及时发来警告信号，它才幸免于难。
　　1993年7月，在俄罗斯“和平”号空间站的舷舱上发现一块直径4毫米的凹陷处。美国“奋进”号航天飞机上也发现了那样的凹陷痕迹。那些都是由直径0.2毫米左右的白色涂料尘埃“制造”的。
　　1996年7月，法国“服务”号卫星被本国1986年发射的“阿丽亚娜”型火箭的残片撞伤。
　　今年2月发生的美国与俄罗斯卫星相撞事件也是一起典型的太空垃圾肇事事件，因为两颗卫星相撞之前，俄罗斯的卫星已经处于报废状态。
　　这样的事件还可以列举出数百件。据说，现在“奋进”号航天飞 机飞行时，为避免“不愉快”的事情发生，每个昼夜都要有一次稍微偏离航线的飞行。
　　
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　　据计算，目前太空轨道上每个飞行物发生灾难性碰撞事件的几率为3.7％，发生非灾难性撞击事件的可能性为20％。以此计算，今后每5～10年将可能发生一次太空垃圾与航天器相撞的事件，到2020年将达到2年一次。
　　
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　　第一位被太空垃圾击中的人――美国俄克拉荷马州的洛蒂・威廉姆斯，是有史以来第一位，也是目前唯一一位被人造太空碎片击中的人。1997年1月22目，她在塔尔萨的公园里散步时，被一个直径为15厘米的金属块击中肩部，这个金属块后被确认是1996年美国空军卫星发射升天的德尔塔－2运载火箭的燃料箱碎片。万幸的是，她没有受伤。
　　
　　如何治理太空垃圾
　　
　　为了治理这些太空垃圾，科学家们想出了许多办法。
　　首先，从法规上“禁”。就是国际上制定有关法规，禁止在太空进行实验和部署各种武器，限制发射核动力卫星。
　　其次，在技术上也提出多种治理方案。
　　第一种方案是“躲避法”。就是对太空垃圾进行严密监视与跟踪，并采取有效的技术手段，使航天器及时避开太空垃圾。但是，天文望远镜只能观察到10厘米以上的太空垃圾。为此，有科学家提出给宇宙飞行器加上有陶瓷材料和高分子材料制成的盾牌，抵挡太空垃圾的撞击。
　　第二种方案是“减少法”。就是发射航天器的国家应采取措施，尽量减少太空垃圾的增加。比如以前，宇航员是将垃圾集装箱装满后即通过舱口丢到太空。而现在，在“和平”号空间站上，垃圾都被装袋保存着，待“进步”号货运飞船到来后，将货卸下来，把垃圾装进去，让这些垃圾同货运飞船一起在大气层中烧掉。
　　第三种方案是“清理法”。清理太空垃圾不比我们收拾房间，用真空吸尘器一吸就行了。因此，有些专家提出对火箭末级采取转移轨道措施，使其返回时在大气层中烧毁；对已达到预定寿命的卫星，让其获得逃逸速度远离近地空间，或者用清除装置进行清除。还有的专家设想，运用激光使大块垃圾首先改变运行轨道，然后将其气化。
　　科学家们预测，如果对太空垃圾再不加以治理，照现在的速度增长，到2300年，人类发射的任何东西都无法进入太空轨道了。
　　
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　　减速、下落、撞击……北京时间2009年3月1日16时13分10秒，“嫦娥一号”卫星在北京航天飞行控制中心科技人员的精确控制下，准确落于月球东经52.36度、南纬1.50度的月球丰富海区域。在撞击过程中，“嫦娥一号”卫星携带的CCD相机传回实时图像，图像清晰。中国探月一期工程宣布完美落幕。
　　那“嫦娥一号”撞月会不会带来新的太空垃圾呢?对此，专家分析说，在地球上拆房子、爆破烟囱等，都会产生大量的灰尘和碎片，但过不了多久，这些灰尘和碎片还是要落回地面的，而“嫦娥一号”撞月产生的碎片，和在地球上爆破烟囱的结果相差无几，不同的是，在月球上产生的这些碎片落回月球表面的时间会长一些。
　　尾声：“前方发现一个星球，它被无数垃圾包围，我们看不到它真正的面目!”外星人说。
　　“报告!我们的火箭无法发射，因为我们的太空轨道已被垃圾填满!”地球人说。
　　希望N年之后，这样的场景不会出现……
　　
　　编辑　孙世奇
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