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。該任務由瑞士初創(chuàng)企業(yè)“清潔太空”公司牽頭帶領多家企業(yè)負責實施，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，對在軌運行的航天器產(chǎn)生巨大威脅。2019年9月2日，歐航局的“風神”衛(wèi)星為避免與一顆“星鏈”衛(wèi)星相撞，實施了一次機動避障的危險事件。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。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，清除失效的衛(wèi)星，以免太空垃圾撞壞在軌正常運行的航天器。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。歐航局等機構的研究表明，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，將開發(fā)制導、導航和控制技術以及會合、捕獲方法等相關技術。
“清潔太空—1”號是一種新型四臂垃圾收集機器人，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，擬采用化學推進。以后的有關型號則可能采用化學推進和電推進相結合的混合推進系統(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，大小相當于1顆小型衛(wèi)星，結構堅固，形狀簡單，適合作為太空清除目標。
按計劃，“清潔太空—1”號將先被火箭送入距地500千米的軌道進行調(diào)測，然后變軌進入“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鋪平道路。
目前，還有不少清理太空垃圾的新技術正在開發(fā)。例如，激光主動移除技術、充氣阻尼移除技術、電動力繩索移除技術、交會捕捉移除技術和噴射移除技術等，分別適用于不同大小、類別的太空垃圾。不過，這些技術目前還停留在“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)
關鍵詞： 清潔太空
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