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太空垃圾是怎樣形成的?
在國際空間站工作期間,宇航員需要對飛船的外部結構進行一些修復。 帶上合適的工具,穿著宇航服,小心翼翼地穿過飛船的氣閘艙,宇航員開始了太空行走。 他或她的任務是擰緊外殼上某個鬆動的螺絲——這對於宇航員們來說是潛在的危險。 經過一番緊張的工作,該宇航員最終成功完成了修復。 不幸的是,他或她為自己短暫的放鬆付出了代價:手中的扳手由於沒有握緊而脫手,並迅速滑向太空。 這個扳手最終成為太空垃圾(space junk):以每小時17,000公里的速度環繞地球高速飛行的碎片。
現在,人類在地球上製造了無數的垃圾。 僅以美國為例,每人每天平均要丟棄超過1.8公斤的垃圾,整個美國每年要製造的垃圾總量超過2510萬噸[source: EPA]。
因為我們對自己地球上的垃圾山尚且窮於應付,那麼當然也無暇關心在國際空間站以外和正在運行的少數衛星軌道中的太空垃圾。 但是美國國家航空航天局(NASA)聲稱,在太空中可能有數以百萬計的垃圾物體,它們或大或小,形成了環繞地球運轉的垃圾雲團。%26nbsp;
1997年1月22日,Delta 2運載火箭主推進艙墜落在美國田納西州的喬治城。
那麼,究竟什麼是太空垃圾呢? 它們如何進入太空,或者說,誰是第一個把它們送入太空的人?它們會不會在哪天墜入地球並擊中我們的後腦?什麼是太空垃圾
太空垃圾肇始於上世紀中葉,當時正值太空競賽的開端。%26nbsp;
1957年10月21日,美國《生活》雜誌以史密森尼天文台(Smithsonian Observatory)的科學家作為封面——他們在麻省理工學院忙碌地計算斯普特尼號衛星的運動軌道。
當前蘇聯於1957年10月4日向太空發射了人類歷史上首顆人造地球衛星——斯普特尼克1號(Sputnik I),全世界都投來了關注的目光。 雖然這顆衛星與現在的衛星規格相比小了許多——只有一個水皮球那麼大——它依然引起了世界各國的擔心,尤其是美國。 伴隨著太空競賽的升級,衛星發射讓許多美國人十分憂慮,因為它與核武器競賽具有關聯。 既然蘇聯有能力將衛星送入太空,他們同樣可以將核彈捆綁在火箭上,在幾小時內就可以確定打擊目標。
在人們不經意間,許多國家已經把大量資源投入到太空項目——這直接導致了美國國會批准成立美國國家航空和宇宙航行局(NASA)。
在太空競賽開始之後,政府、手機通信公司、電視和GPS服務公司每年都會發射了上百顆人造地球衛星。 這些衛星,連同火箭和其它送出太空的物體,共同構成了太空垃圾的主要來源。 美國NASA軌道殘骸太空計劃辦公室(Orbital Debris Space Program Office)同時也把下列物體列入太空垃圾的範疇:‧廢棄的宇宙飛船——當或者它的某些部件不再工作,它們將會遺留在太空當中,並無限期地任意在太空飛行。 通常,由於回收這些物體的成本十分高昂,它們被放任在太空飛行,直到某天墜落地球或者與其它太空垃圾相撞。

美國南佛羅里達科學博物館(South Florida Science Museum)執行館長吉姆‧羅林斯(Jim Rollings)手持“奮進號”航天飛機遺棄的陶瓷瓦。‧多級火箭的高級部分——現在航天飛機實際上需要由多個運載火箭層層疊加,當我們把宇宙飛船送上足夠高的太空,我們往往需要超過單級火箭的推力。 因此,這些火箭需要分級(stages)推進。 末級火箭我們通常稱之為高級火箭(Upper stages),因為它們最靠近整個航天飛機的頂部。 因為它們點燃最遲,因此,噴出的材料最有可能被地球軌道捕獲,它們是太空垃圾的主要類型。‧固體火箭發動機排放物——許多航天飛機利用固體火箭燃料作為動力,發射之後,一些燃料會殘留在各種容器當中,並四處飛散。 這就增加了太空碰撞的風險,因為它們在爆炸之後會產生更多的太空垃圾。
‧塗料微粒——雖然難以置信,但是在地球軌道當中確實可能存在無數的塗料微粒。 高溫或者與其它物體相撞,會導致塗料從宇宙飛船上脫落,並最終成為太空垃圾。
太空垃圾的危險
美國太空監控網絡(Space Surveillance Network)——負責跟?飄浮在太空中的碎片並上報給NASA——已經發現了超過13,000枚直徑達0.1米以上的人造物體[來源: National Geographic News]。 而且這個數量在不斷增長——在2000年,這個數字還只是9,000枚。 該部門估計,在地球軌道中,還飄浮著數以百萬計更加微小的顆粒,它們的總重可能達到5,500噸。 但是,這些太空垃圾是否會給國際空間站帶來麻煩,或者傷及地球上的人們呢?%26nbsp;
高速飛行的太空垃圾可能在與其它物體碰撞後產生更多碎片。%26nbsp;
雖然難以置信,許多太空垃圾 圍繞地球運轉的速度可以達到每小時35,406公里。 任何以如此高的速度飛行的物體,如果與其它物體相撞,就可以產生相當大的破壞。 即使是極小的塗料微粒,這樣的速度足以在國際空間站的窗戶上形成一個0.65公分的穿孔。
因為在太空中有如此眾多的飛行物體,科學家擔心這些物體的碰撞可能產生更多的碎片。 即使我們從現在開始停止發射宇宙飛船,並且不再將任何物體送往太空軌道,這些碎片依然會保持不變,直到2055年以後[來源: National Geographic News]。 畢竟,情況可能繼續變糟,因為這些材料早已經在太空中累積,並且不可避免地與其它物體相撞並產生更多的太空垃圾。 專家們所擔心的問題早已經在現實中發生,最近的一起碰撞發生在2005年1月17日,一塊因中國火箭爆炸而產生的碎片與一隻31歲的美國廢棄衛星迎頭相撞。 雖然這次撞擊只產生了四塊碎片,但是觀察者擔心,產生不可以避免的連鎖反應只是時間問題。
太空垃圾墜入地球
太空垃圾如何才能被人類所利用? 在靠近俄羅斯普列謝茨克(Plesetsk)發射基地的一個小村莊,村民們曾目睹這裡的9個發射台進行了1,500餘次發射。 在俄羅斯發射聯盟號(Soyuz)、閃電(Molniya)、宇宙-3M(Cosmos-3M)、旋風-3(Cyclone-3)和轟鳴號(Rockot)等飛船和衛星之前,本地居民被警告說切勿靠近發射場地。 幾天之後,村民們又回到這裡尋找初級火箭所拋棄的值錢金屬。 這些金屬可以賣錢,或者日常使用,包括可以供應電燈的電池或者當作建築材料的不銹鋼。
不過對於宇航員的好消息是,這些太空垃圾一般位於地球上空885公里至1,005公里之外,國際空間站的飛行活動一般在距離地球402公里的軌道中,而宇宙飛船通常也只達到地球之外603公里的太空。 而且,太空計劃通常也會對火箭的設計上進行改進,以盡量減少發射所產生的碎片。
對於生活在地球上的我們來說,會不會受到墜落地球的太空垃圾的傷害呢? 任何在地球軌道中的物體,最終都會受到地球引力的作用而拉回地球——這主要取決於該物體的高度和速度。 這些物體的海拔越高,它們墜落地球的路程就越長,而靠近地球時的速度也越快。 這些物體可能在地球軌道中停留若干千年。
但是它們有可能從我們的身後襲來嗎? 幸運地是,大部分的碎片在墜落地球的過程中都會因大氣的摩擦而燒毀,迄今為止並沒有哪個人因為太空垃圾而受到傷害——英國著作家聲稱,太空垃圾墜入地球傷人的概率為二百億分之一。
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