太空垃圾问题已经到了非常严重的地步。
通过上面两图,对比一下1980年到2009年人类监测到大于10厘米直径的太空碎片。
到了2017年已经有75万片超过1厘米直径的太空垃圾在地球轨道被监测到。
这么多的太空垃圾已经对在轨航天器造成了实际的威胁。
比如国际空间站就要经常躲避太空垃圾而调整姿态。
在2009年3月12号和2011年6月28号,国际空间站因为没有及时发现来袭的太空垃圾而让其内部宇航员进入联盟号飞船,进入紧急状态随时准备撤离。幸好最后没有撞上。
太空垃圾的危险之处在于其速度很快,动能很大。这东西可比子弹快多了,下图为航天器被太空垃圾击中后的情况。1厘米直径,33克的物体在近地轨道速度为7.9km/s,动能相当于一台大众高尔夫以150公里每小时行驶。卫星这么脆弱,被高尔夫这么狠撞一下可是够呛。
后侧图片为哈勃望远镜的太阳能电池板。
也不是说太空垃圾一点都不能有,在近地轨道因为有极其稀薄的空气存在,空气阻力会渐渐降低其速度和轨道高度,它们就回到地球在大气层内烧毁了,而同步轨道高度比较大,空间大,撞上的几率低一些。
下图是轨道高度(X轴,公里)和在轨寿命(Y轴,年)的关系。可以看到300公里以内轨道高度的航天器很快就会回到大气层烧毁了。
而讨厌的是,轨道高度略微高一点,在轨时间长了很多,但是空间却没有大特别多的地方。这地方靠光压来降低轨道高度,那可就漫长了。
红线是临界太空垃圾密度,黑线是真实的垃圾密度。可以看到在两个区域,真实的太空垃圾已经超过临界值了。意思是它们会互相撞击,越来越多。即使我们再也不发航天器上去了,它们也会不停地变多。
那些星座计划(卫星星座来实现通讯)一下发上去上千颗卫星,甚至几千颗,一定得想个好的回收方式,否则后果不堪设想。
说到清理太空垃圾,可真是任重而道远了。发个航天器,抓住垃圾再拽回来一起烧毁。这样实施起来会非常非常昂贵,但是直接收益约等于0,不会有大量投资进入。
也有别的方案,充个气球或者加个帆,加大空气阻力,让超出寿命的航天器更快的回到地球烧毁。
利用太空的同时还是得考虑善后工作,要是人类在走出地球之前,先被自己的垃圾封住了天空,可就太悲剧了。
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