应对空间碎片，有啥招？

xinwen.mobi · 发表于 2025-7-5 07:50:55

空间碎片（又称太空垃圾）是指在地球轨道上运行的无用人造物体，包括废弃卫星、火箭残骸、碰撞产生的碎片等，其数量已超过数千万个，对在轨航天器和载人航天任务构成严重威胁。应对空间碎片需要从预防、监测、清除、国际合作等多维度综合施策，以下是具体措施：一、源头预防：减少新碎片产生预防是解决空间碎片问题最根本、最经济的手段，核心是从设计和操作层面避免新增碎片。航天器设计优化 - 采用“钝化技术”：卫星或火箭末级任务结束后，释放剩余燃料、耗尽电池能量，避免因燃料爆炸或电池短路产生碎片。 - 模块化与可降解设计：研发可在轨分解或离轨的材料（如新型复合材料），减少长期滞留轨道的废弃物。 - 冗余轨道规划：避免航天器密集部署在热门轨道（如近地轨道400-1500公里高度），预留安全间距。规范任务操作 - 严格执行“离轨协议”：低轨航天器（如近地轨道卫星）任务结束后，需在25年内主动离轨（通常坠入大气层烧毁）；高轨航天器则进入“坟墓轨道”（比地球同步轨道高数百公里的无人区域）。 - 避免故意破坏行为：禁止反卫星武器试验（如2007年中国反卫星试验、2021年俄罗斯试验均产生大量碎片）。二、监测与预警：掌握碎片动态通过技术手段追踪空间碎片，为航天器规避提供数据支持。全球监测网络 - 地面雷达：如美国太空部队的“太空篱笆”（Space Fence），可追踪直径小至5毫米的近地轨道碎片；中国也在建设跨区域雷达监测系统。 - 光学望远镜：用于监测高轨碎片（如地球同步轨道），通过星光反射识别目标。 - 天基监测：部署卫星直接在太空监测碎片，弥补地面设备对高轨和极地轨道的监测盲区。碰撞预警系统 - 实时计算碎片与航天器的轨道交汇概率，当风险超过阈值（如碰撞概率＞1/10000）时，发出预警并指导航天器变轨规避。例如，国际空间站每年需进行数次规避操作。三、主动清除：移除已有高危碎片针对轨道上的大型、高风险碎片（如废弃卫星、火箭箭体），需通过主动清除技术减少存量。目前主流技术方案包括：机械捕获 - 机械臂抓取：如欧洲航天局（ESA）的“清除太空碎片”（e.Deorbit）计划，拟用机械臂捕获直径约2米的废弃卫星，再将其拖入大气层烧毁。 - 网/绳捕获：发射带网或绳索的航天器，包裹碎片后收紧，通过自身推进系统带碎片离轨。日本JAXA曾试验“电动系绳”，利用电磁力减速碎片使其自然坠落。轨道转移技术 - 推进器辅助：为目标碎片安装小型推进装置（如离子推进器），调整其轨道至大气层或坟墓轨道。 - 激光辅助离轨：地面或天基激光照射碎片表面，通过热蒸发产生反作用力，缓慢改变其轨道（适用于小碎片）。在轨服务与回收 - 维修延寿：对故障卫星进行在轨修复，避免其成为碎片（如美国“轨道快车”计划）。 - 回收复用：类似SpaceX的火箭回收技术，减少火箭残骸数量。四、国际合作：建立全球治理体系空间碎片是全球性问题，需各国协同制定规则并共享资源。制定国际公约 - 完善《外空条约》《空间碎片减缓指南》等文件，明确各国对空间碎片的责任（如“谁产生，谁清理”），禁止危险操作。 - 规范卫星星座部署：针对低轨卫星星座（如星链、柯伊伯计划）的过度拥挤问题，限制单星座卫星数量，要求企业提交碎片减缓方案。数据共享与联合行动 - 建立全球统一的空间碎片数据库，共享监测数据（如美国NASA的“轨道碎片计划办公室”与多国机构合作）。 - 联合开展清除任务：如欧空局与瑞士合作的“清洁太空-1”（ClearSpace-1）任务，计划2025年捕获一枚火箭残骸，这将是人类首次主动清除太空碎片的尝试。五、长期规划：应对未来挑战随着商业航天的爆发式增长（如卫星互联网、太空旅游），空间碎片风险将持续升级，需前瞻性布局：- 研发“太空交通管理系统”：类似空中交通管制，统筹航天器发射、运行和离轨，避免轨道冲突。 - 探索“在轨垃圾处理站”：建立可长期驻留轨道的平台，集中收集、分解或回收碎片，变废为宝（如利用碎片材料3D打印航天器部件）。总结应对空间碎片需“防、测、清、管”多管齐下：短期通过预防和监测降低风险，中期依靠主动清除技术减少存量，长期则需建立全球治理体系和可持续的太空利用模式。只有各国、企业和科研机构协同合作，才能确保太空环境的安全与可持续发展。

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