太空垃圾怎么形成（太空垃圾呈什么数量级增长）

这里有一个惊人的数据& mdash& mdash自1957年第一颗人造卫星进入太空以来，世界各国现已发射了5000多颗卫星、火箭和探测器等航天器。随着太空活动的日益频繁，地球轨道上积累了越来越多的太空垃圾。

太空垃圾泛滥。

太空垃圾大小不一，有的是一整颗失控卫星，有的是航天器碰撞产生的碎片。据不完全统计，目前有4000多万种空间碎片，时刻威胁着航天任务的安全。如今，碎片的数量正以每年2% ~ 5%的速度增长。照这样下去，如果不清理，300年后近地轨道可能会被太空垃圾填满。

太空垃圾的来源非常广泛。比如运载火箭、卫星等航天器很快就会进入大气层燃烧，而其他的则会在轨道上停留很长时间。再比如载人航天活动留下的相机、工具、宇航服手套。人类只能用光学望远镜和雷达观测到的空间碎片数量每年会增加200个左右，主要集中在地球同步轨道、半同步轨道高度区和2000公里以下高度区。

太空垃圾的数量与太空发射的频率成正比。发射次数越多，火箭助推器就越多。退休& rdquo卫星掉的垃圾越多。以2001年为例。坠落的太空垃圾中，120多吨属于俄罗斯，近30吨属于美国。

小垃圾的巨大危害

为了了解太空垃圾的影响，研究它们对航天器的危害，& ldquo挑战者& rdquo1984年4月，航天飞机(HMS挑战者号)将一个圆柱形& ldquo长期暴露装置& rdquo释放到近地轨道。该装置在69个月后被回收，研究人员仅通过肉眼检查就在其表面发现了32000多个撞击凹痕(其中最大的直径为0.5厘米)，相当于每天被撞击15次，平均每绕地球一周被撞击一次。

太空垃圾通常体积较小，但运行速度为每秒6 ~ 7公里。由于相对速度较高，一个微小的太空垃圾就足以对卫星或载人飞船造成巨大的损害。一块10克重的太空垃圾与卫星相撞所产生的能量，相当于两辆汽车以100公里的时速迎面相撞所产生的能量，足以瞬间刺破或摧毁卫星。如果它们与载人飞船相撞，后果将更加不堪设想。

另外，如果进入大气层的大块太空垃圾不能完全燃烧，也会伤害人类。2007年7月，国际空间站宇航员克莱顿& middot在太空行走期间，安德森将一个重达635公斤的有毒氨罐扔进了太空。在太空中漂浮了16个月后，它于2008年11月2日夜间坠入澳大利亚和新西兰之间的茫茫大海。幸运的是，这个冰箱大小的太空垃圾没有击中过往的船只。

事实上，在人类航天史上，太空垃圾引发的事故和灾难屡见不鲜。1983年，& ldquo挑战者& rdquo航天飞机与一块直径为0.2毫米的油漆相撞，损坏了舷窗，不得不提前返回地球。1986年，欧空局的& ldquo阿丽亚娜& rdquo火箭进入轨道后不久爆炸，形成564块10厘米大小的碎片和2300块小碎片，密度很大& ldquo弹丸& rdquo后来直接造成了日本两颗通信卫星的失败。2009年2月11日& ldquo铱-33 & rdquo；用一颗废弃的俄罗斯卫星& ldquo宇宙2251 & rdquo，在距离地面800公里的太空中相撞，碎片一时间溅了一地。

美国宇航局去年发布的一份报告显示，环绕地球运行的太空垃圾数量已经达到临界点，足以阻碍航天器离开地球。

瑞士卫星& ldquo吃& rdquo扔掉垃圾

瑞士联邦理工学院(EPFL)的科学家指出，虽然我们只提前知道太空垃圾的位置和速度，但我们可以计算出它未来的轨迹，并通知可能与之相撞的航天器改变轨道规避，但这只是治标不治本。如果要解决太空垃圾的问题，还是要从垃圾本身入手。

为此，EPFL推出了& ldquo杰天一号& rdquo(清洁空间一号)宇宙飞船R&D项目。& ldquo杰天一号& rdquo它像家用吸尘器一样，可以回收太空中废弃的卫星碎片，然后拖到大气层中烧掉。根据R&D人事的预测，& ldquo杰天一号& rdquo成本约1100万美元，预计最早于2018年推出。

科学家是& ldquo杰天一号& rdquo设计了两种工作方案:一种是通过清洁装置收集太空垃圾，然后将整个装置连同吸入的碎片一起拖进地球大气层，让其自行燃烧；二是将清洁装置留在地球轨道上，将吸入的碎片排入地球大气层。

目前，该研发项目还需要解决三大问题。首先，科学家需要研制一种小型发动机，保证清洁装置能够准确地送到垃圾运行的轨道上。其次，研究人员需要根据自然生物和植物的形状，创造出一种仿生抓取机构，就像海葵之类的触须一样，既能抓取高速旋转的垃圾，同时又能保持自身稳定。最后，我们需要将垃圾引导到地球大气层中预设的地方，然后进行焚烧。原地址:http://www.ufo-1.cn/article/201605/1070.html

& ldquo杰天一号& rdquo能力

事实上，EPFL的科学家已经在开发一种只有几百克重的微型卫星推进器。这种螺旋桨以离子化合物为燃料，利用电喷射离子产生推力。这个螺旋桨只需要0.1升的燃料就能让装置飞向月球。但是，这叫& ldquo微推力& rdquoMicro Thrust的迷你发动机不是用来把卫星送入轨道的，而是用来帮助卫星在太空中实现机动。目前，卫星通常需要使用笨重而昂贵的发动机，科学家希望& ldquo微推力& rdquo发动机可以开启低成本太空探索的新时代。根据计算，如果使用这种发动机，那么一颗1公斤的纳米卫星可以在6个月左右进入月球轨道，燃料为100毫升。

EPFL科学家Hulbeart & middot谢尔说:& ldquo尽管微型卫星的成本远低于大体积卫星，但它们仍然缺乏高效的推进系统。然而，& lsquo微推力& rsquo发动机可以解决这个问题，它可以使卫星以每小时4万公里的速度绕轨道飞行时改变方向。我们计划将它安装在& lsquo洁天一号& rsquo走吧。& rdquo

此外，& ldquo杰天一号& rdquo可以通过随身携带的相机追踪目标，通过离子微推进器接近目标。这种半自动探测器的制导控制系统相当先进，既能保证探测器进入正确轨道，又能使其以每小时28000公里的速度接近更大的垃圾碎片目标。同时，科学家为了确保& ldquo杰天一号& rdquo它可以捕获直径只有10厘米的轨道碎片(这种大小的空间碎片由于反射面变化较大，会干扰速度与距离关系的计算，因此很难捕获)，并且测试了一种全新的逼近算法，可以测量捕获目标的各种参数，如碎片是否旋转，保证探测器的捕获率。

但是，成功抓到垃圾后，也有问题需要解决。一次& ldquo杰天一号& rdquo当目标被抓住时，它与碎片的整体重心会发生变化，甚至可能会不受控制地旋转。目前，科学家们正试图让探测器在捕获垃圾后率先稳定轨道，然后以弯曲的方式引导自己进入大气层。

近在咫尺

在2009年，& ldquo杰天一号& rdquo飞船的第一个目标已经实现& mdash& mdashR&D人事发动了一场& ldquo直径为10厘米；瑞士魔方& rdquo空间研究用微型卫星。As & ldquo杰天一号& rdquo飞船项目的概念验证表明，该卫星以每小时28000公里的速度在轨运行了7年。还有& ldquo将于2018年推出；杰天一号& rdquo会靠近并抓住& ldquo以每小时28000公里的相同速度在轨道上运行；瑞士魔方& rdquo然后扔进地球大气层，在1000多摄氏度(1832华氏度)的再入温度下烧成灰烬。

EPFL科学家试图通过这个项目掌握捕获系统的设计和操作。

事实上，EPFL的研发工作正在如火如荼地进行。杰天一号& rdquo在航天器项目的同时，欧空局也在探索未来在近地轨道附近捕获废弃卫星的可行性，并已提出& ldquo清洁太空行动& rdquo清洁空间倡议。其中& ldquo出轨任务& rdquo(e.deorbit mission)，旨在搜寻并清除轨道高度800-1000公里空间区域的废弃卫星碎片。研究人员旨在测试他们的垃圾收集网络在失重状态下捕捉和清除废旧卫星、运载火箭碎片和其他人造碎片的能力。

其实我们都很清楚，发射人造飞船是探索宇宙、了解太空的必要手段。但是，人类要想走得更远，看得更广，当务之急是加快太空垃圾清理回收技术的研发。