几个世纪以来，天文学家一直惊叹于复杂的星座、一扫而过的彗星和月球的稳定相位。然而，从20世纪50年代开始人类首次突破地球大气层后的60年里，天空被一些不那么令人兴奋的东西挤满：这就是“太空垃圾”。
太空专家表示，目前至少有2.5万个物体正在地球上空疾驰，包括废弃的火箭助推器、报废的卫星和各种太空任务完成后解体的微小碎片，其中一些物体的速度达到每秒8公里。碎片不断增加，撞击到其他碎片上，造成更多碎片，将仍在运行的航天器置于危险中。
如果不清理现有的碎片以防止进一步积累，这样的碰撞很可能会呈指数级增长。由此产生的积聚使轨道条件变得危险，威胁到宇航员的生命，并危及有价值的太空技术和研究。整个轨道可能会受到污染，无法使用。
航天大国需要优先考虑这一问题，以确保未来几代人的空间经济安全和可持续性，但这将需要大规模合作并有赖于大量创新。
共同的“烂摊子”，共担责任
据《新闻周刊》报道，最近备受瞩目的碰撞事件引起了专家对太空碎片的关注。2009年，美国发射的Iridium33通讯卫星与俄罗斯已废弃的Kosmos-2251卫星相撞，造成数千块新的碎片在太空中高速飞行。尽管其中一些在地球大气层中烧毁了，但仍有2000多个可追踪的碎片存在于太空。
2021年，俄罗斯反卫星试验产生的碎片导致国际空间站（ISS）上的机组人员躲在太空舱里，随时准备疏散。虽然他们当时安然无恙，但在今年早些时候，一块碎片在国际空间站的一个机械臂的隔热罩上刺穿了一个5毫米宽的洞。
从油漆桶大小的碎片到校车大小的助推器，近地轨道上的“太空垃圾”对科学家数十年的研究和探索努力构成了几乎不可估量的风险。随着像美国太空探索技术公司（SpaceX）的“星链”（Starlink）这样的巨型卫星网络继续发射，这种风险比以往任何时候都要大。
LeoLabs是一家隶属于斯坦福大学国际研究院的科技初创企业，该公司高级技术研究员达伦·麦克奈特（Darren McKnight）认识到应对这一挑战的必要性。他说，这需要领导力，但他表示，为什么我们不能合作清理越积越多的“烂摊子”？
解决方案：四臂机器人VS.磁铁卫星
由于担忧碎片问题，全球多个组织于2021年发布了一份航天工业碎片声明，承诺致力于减少碎片和保护地球轨道，确保子孙后代的可持续性和安全。
签署方包括空中客车公司和洛克希德-马丁公司，以及其他许多在航天制造和旅行领域的知名企业。一些签署方与全球未来空间理事会集思广益，提出了防止碰撞的“统一交通管理系统”，商定了所有利益攸关方坚持的可持续性政策，并为退役卫星和其他碎片创造了报废清除技术。
欧洲航天局（ESA）已经在努力清理近地轨道，近地轨道的碎片构成了最大威胁。该机构选择了瑞士公司ClearSpace，签署一份价值1.04亿美元的合同，以捕获大型碎片并使其脱轨。首席工程师穆里尔·理查兹（Muriel Richards）表示，计划于2025年启动空间碎片清除任务，发射名为ClearSpace-1的四臂机器人，它将像爪子一样运行。
“碎片物体会随机翻滚，”理查兹说，“机器人的动作要与物体的速度相匹配，减慢翻滚速度，然后抓住它。最后，机器人把自己放在一个回到大气层的轨道上。”将碎片带入地球大气层，会使它们燃烧或无害地降落到太平洋上。
另一家日本太空初创公司AstroScale也在进行类似的项目。AstroScale正在开发一种名为ELSA-d的航天器，重达200公斤，这将是世界上第一颗使用磁铁收集太空垃圾的卫星，与美国太空部队的“轨道原动力计划”相联系。
另类方案：“就地取材”重新利用
其他计划包括将碎片进一步送入“墓地轨道”，在那里它们不能干扰大多数太空旅行和现有的卫星或太空望远镜。一些工程师希望，更大的物体，如报废的火箭机身，可以被重新用于小型空间站。旅行者太空公司旗下的NanoRack公司高级副总裁马歇尔·史密斯（Marshall Smith）认为，这可能是处理碎片的一种经济高效的方式。他们目前正在研究在太空中焊接的工作原理，以便在不需要返回地球的情况下，可以将轨道上的材料投入使用。
至于较小的物体，比如那些已经损坏了的国际空间站碎片，对于正在服役的宇宙飞船和卫星而言仍有责任进行导航，以避免潜在的撞击。限制更多微小碎片的产生也是至关重要的。航海者航天控股公司董事长兼首席执行官迪伦·泰勒（Dylan Taylor）撰文称，在地球上，这意味着国家和私人企业之间的全球合作，必须不惜一切代价避免重演Iridium碰撞事故或反卫星试验碰撞事件。
一些公司甚至与世界经济论坛合作，创建空间可持续发展评级(SSR)，预计将于2022年推出。任何组织在执行任务期间自愿提交关于其可持续性工作的表格，都将根据任务的碎片缓解方法、为避免碰撞而采取的措施、与国际准则的一致性等情况获得分数。泰勒希望SSR将鼓励整个行业减少浪费和提高透明度。
警告“凯斯勒综合征”实时上演
欧洲航天局警告，如果世界“一切照旧”，我们可能会看到“凯斯勒综合征”实时上演。该术语以美国宇航局前科学家唐纳德·凯斯勒（Donald Kessler）的名字命名，描述了一种潜在的灾难性多米诺骨牌效应，类似于2013年科幻电影《地心引力》中虚构的碎片风暴。
“卫星碰撞会产生轨道碎片，每一次碰撞都会增加进一步碰撞的可能性，导致地球周围碎片带的增长，”凯斯勒在1978年写道，“这样的地球轨道带中的碎片通量可能会超过自然流星体的通量，影响未来的航天器设计。”
接受这一挑战，意味着要拯救生命和敢于耗费金钱。此外，它还可以促进更强劲的空间经济。用于清洁太空和防撞目的的新型工具，如ELSA-d或ClearSpace-1，将需要无限期地维护，对碎片负责将使卫星制造商、商业宇航员和空间组织感到放心：太空旅行是安全的。
泰勒表示，抓紧时间清理太空垃圾将表明太空行业对可持续发展的承诺，并为未来的空间发展铺平道路。
编译：南都记者 史明磊
