自人类在1957年10月4日第一次发射人造卫星——斯普特尼克1号进入太空以来,第一个太空垃圾便已诞生。太空垃圾包括因寿命已尽而报废、因事故和故障而失控的人造卫星、发射各类航天器时使用过的火箭本身及其一部分零件。多级火箭分离时产生的碎片、大块碎片相互碰撞后产生的小碎片、甚至还有宇航员在太空作业时遗失的手套和工具等物品。据不完全统计,从1957年到2005年,世界各国总共发射成功了约6000个航天器。
其中俄罗斯3121个,美国1802个,其他国家、地区和组织为764个(其中日本109个,中国88个,法国46个,印度38个等)。其中通信卫星1671颗,遥感卫星2107颗,导航卫星384颗,科学卫星和试验卫星1049颗,空间探测器140个。另据美国关注科学家联盟组织2007年初公布的世界卫星数据库显示,目前环绕地球飞行的共有近800颗各类卫星,其中413颗属于美国。
这些卫星在使用寿命耗尽后都会通过变轨来碰撞大气自毁,然而,高轨道卫星动能庞大,使得它们难以减速坠毁,一些老旧的卫星操作也会遇到不可预期的问题而失控。为控制和减少太空垃圾,宇航专家们提出了许多对策,总结为“避、禁、减、清”四个字。“避”就是发展现代太空监视系统,使航天器及时避开太空垃圾。
日本本州岛冈山县一台远程控制雷达2005年开始工作,这是世界上第一台专门用来跟踪太空垃圾移动的雷达,它能同时跟踪近十个物体。美国空间监视网络、俄罗斯空间监视系统等机构对约10厘米以上的较大太空垃圾进行编录并实时监视,而日本也在美星空间警戒中心、上斋原空间警戒中心进行太空垃圾的观测工作。目前比较具体的太空垃圾清理方案设想有三个,一是美国德州农工大学提出“弹弓-卫星太空清扫器”的设计方案。
该方案能够捕获太空垃圾,再将太空垃圾投向地球大气层燃烧,之后使用动量航行至下一个太空残骸目标进行清除。二是“立方太阳帆”。英国提议建造“立方太阳帆”,使用小型人造卫星带动太阳帆捕获太空残骸至低轨道。三是大气层爆炸法。美国弗吉尼亚州雷神BBN科技公司的丹尼尔-格雷戈里提出一种策略——在大气层制造“爆炸”,使人造卫星残骸进入低轨道燃烧。
虽然说由于太空垃圾的体积限制,导致数量众多的它们均摊到地球周围广袤太空时显得稀稀疏疏,但太空垃圾的存在依旧会严重影响到地球太空探索的安全。2005年1月17日世界时2点14分,在南极上空东经306.8°、南纬80.6°的885千米高空发生了一起“宇宙交通事故”。我国一块长征四号火箭的碎片与美国雷神-博纳火箭的末级相撞,撞击的结果是雷神-博纳火箭被撞出两块地面可跟踪的碎片。
太空垃圾能否清除关系到我们未来能否自由地进入太空,我们不能任由它们漫天飞舞。各国科学家正在行动,相信一定能够还宇宙一片干净的星空。