如何科学地清理太空垃圾

太阳系中拥有行星环的行星虽然只有木星、土星、天王星和海王星,但现在，地球看起来也逐渐拥有了自己的“行星环”。构成地球“行星环”的物质并非星体碎片和岩屑，而是人类亲手制造的“白色污染惯墀眚篪”——太空垃圾（Space debris）。

伴随着世界各国的航天技术发展，太空发射任务达到了空前的膨胀，目前全世界已经有超过4000次的发射记录。虽然报废的航天器大部分坠入大气层并且烧毁，但是仍有近4500吨的太空垃圾运行在地球周围的轨道上。

太空垃圾存在的危害

据美国宇航局估计，目前近地轨道约有2.7万至3万个体积大于10立方厘米的太空垃圾，日夜围绕地球同步轨道旋转。它们以每小时2万公里的速度绕地球运动，而这个速度相当于客机的70到80倍。

这些高度运行的太空垃圾对航天器以及航天员存在着巨大的威胁，一旦与正在运行的卫星相撞，将带来毁灭性的后果。

1991年12月，俄罗斯已经废弃的人造卫星“宇宙1934”与飞船“宇宙926”释放出的一大块物体相撞，随即发生爆炸。

2009年2月10日，美国一颗通信卫星与俄罗斯一颗已经报废的卫星在西伯利亚790公里上空相撞。这次撞击成为太空中首次发生的在轨卫星相撞事件。

成功回收的航天器表面多数处于“伤痕累累”的状态，因此各国也通过增加航天器表面的强度，来应对体积较小的空间碎片，从而减小那些“不期而遇”的碎片带来的破坏。

面对太空碎片日趋严重的太空威胁，很多国家都提出了解决方案。美国提出了太空碎片清除系统，通过把大气气体脉冲发射到目标碎片必经路线上，增加太空垃圾的摩擦力，令其下降坠落到地球大气层里。

太空“清道夫”——立方帆

然而，目前最有可能实现的太空垃圾治理方案则是由英国科学家提出的太空“清道夫”---立方帆，用于将太空中遗弃的卫星或者失灵的火箭带回地球。

立方帆其实为一颗微小的卫星，约重3千克，尺寸为，它可以与其他卫星一同搭载火箭进入太空，从而降低成本。立方帆内部安装有一张折叠起来的聚合膜。发射到太空之后，这张膜就会张开，面积可达25平方米。

第二步:与太空垃圾进行“对接”

为节省能源，立方帆巧妙地采用了一套应用微型马达来倾斜风帆的技术。马达可以在两个维度上移动来改变风帆的重心，同时使用小型磁铁的磁场与地球磁场的相互作用来控制风帆。这样，“清道夫”就会带着太空碎片脱离轨道。

最后：一同坠入大气层烧毁

立方帆的研制为太空垃圾的治理带来了信心，虽然立方帆的控制还存在一定的技术，但是随着科技的发展，科学家终将克服这些难题，太空污染将会被有效控制。在不远的将来，“白色污染”将会被清除，重返太空一片清洁。

（出品：科普中国；制作：超导与航天新战队徐明研究团队；监制：中国科学院计算机网络信息中心；“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。如需转载请与移动端科普融合创作办公室mobile@cnic.cn 联系。）

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