最近，歐洲航天局(歐航局)宣布，將于2025年發(fā)射“清潔太空—1”號航天器，啟動世界首個在軌清除太空垃圾(又稱空間碎片)的任務(wù)。該任務(wù)由瑞士初創(chuàng)企業(yè)“清潔太空”公司牽頭帶領(lǐng)多家企業(yè)負(fù)責(zé)實施，耗資約為1.17億歐元(1歐元約合7.79元人民幣)。

仰望星空，航天器在浩瀚太空飛行時，除了能看到星辰大海，還不得不躲避太空垃圾。截至2019年底，全球共發(fā)射了近萬個航天器，其中約有1800顆衛(wèi)星在軌工作。數(shù)千顆失效的衛(wèi)星以及數(shù)百萬個零部件和碎片成為太空垃圾，仍然環(huán)繞地球飛行。未來幾年，衛(wèi)星的數(shù)量還將大幅上升，尤其是將出現(xiàn)多個由大量小衛(wèi)星組成的巨型太空互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星星座，大大增加了太空垃圾產(chǎn)生的幾率。

不斷增多的太空垃圾，對在軌運(yùn)行的航天器產(chǎn)生巨大威脅。2019年9月2日，歐航局的“風(fēng)神”衛(wèi)星為避免與一顆“星鏈”衛(wèi)星相撞，實施了一次機(jī)動避障的危險事件。2009年2月10日，俄羅斯“宇宙2251號”衛(wèi)星與美國“銥星33號”衛(wèi)星相撞，產(chǎn)生了2201個能夠被監(jiān)測編目的太空垃圾。太空垃圾越多，越容易產(chǎn)生新的碰撞和更多的漂浮垃圾，引發(fā)連鎖效應(yīng)。目前，國際空間站和眾多衛(wèi)星表面已經(jīng)留下碰撞痕跡，太空垃圾問題日益凸顯。

對此，不少國家正在積極研究對策。一是開發(fā)新技術(shù)，清除失效的衛(wèi)星，以免太空垃圾撞壞在軌正常運(yùn)行的航天器。二是努力提高監(jiān)測太空垃圾的分辨率，以便監(jiān)測到更多太空垃圾的飛行。歐航局等機(jī)構(gòu)的研究表明，維持穩(wěn)定軌道環(huán)境的有效方法，就是主動清除較大的太空垃圾。因此，歐航局率先啟動了“清潔太空—1”號任務(wù)，將開發(fā)制導(dǎo)、導(dǎo)航和控制技術(shù)以及會合、捕獲方法等相關(guān)技術(shù)。

“清潔太空—1”號是一種新型四臂垃圾收集機(jī)器人，它可抓住太空垃圾并抱緊。其重量不到400千克，具備高度自主性，擬采用化學(xué)推進(jìn)。以后的有關(guān)型號則可能采用化學(xué)推進(jìn)和電推進(jìn)相結(jié)合的混合推進(jìn)系統(tǒng)。“清潔太空—1”號計劃清除位于660千米至800千米高近地球軌道的“織女星二次有效載荷適配器”。該太空垃圾是歐航局2013年用“織女星”火箭發(fā)射衛(wèi)星時留下的。這個100千克重的太空垃圾，大小相當(dāng)于1顆小型衛(wèi)星，結(jié)構(gòu)堅固，形狀簡單，適合作為太空清除目標(biāo)。

按計劃，“清潔太空—1”號將先被火箭送入距地500千米的軌道進(jìn)行調(diào)測，然后變軌進(jìn)入“織女星二次有效載荷適配器”所在的軌道，捕獲該太空垃圾，最終把它拖入大氣層燒毀。如果上述試驗獲得成功，將為未來在軌清除太空垃圾任務(wù)鋪平道路。

目前，還有不少清理太空垃圾的新技術(shù)正在開發(fā)。例如，激光主動移除技術(shù)、充氣阻尼移除技術(shù)、電動力繩索移除技術(shù)、交會捕捉移除技術(shù)和噴射移除技術(shù)等，分別適用于不同大小、類別的太空垃圾。不過，這些技術(shù)目前還停留在“紙上談兵”階段，需要深入探索、不斷試驗。清除太空垃圾，需要不產(chǎn)生更多的太空垃圾，成本也要比較低。隨著航天器的不斷增加，未來清理太空垃圾有望成為一個新產(chǎn)業(yè)。(龐之浩)

(作者為北京空間科技信息研究所編審)

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