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1997年1月一個陽光明媚的午後，美國俄克拉荷馬州、塔爾薩市，上演了一場令人難以置信的“天外來客”事件！
52歲的洛蒂·威廉姆斯正在公園裡悠閑地散步。突然間，一塊重達數公斤的金屬碎片從天而降，猶如電影中的驚險場景，直接擊中了她的肩膀！
幸運的是，這位女士隻受了些輕傷，真是驚險又慶幸。後來調查發現，這塊肇事的航天垃圾，來自一枚已經退役的德爾塔二型火箭。
這枚火箭在1996年發射後，殘骸重新進入了大氣層，最終導緻了這場“天降橫禍”。
這次事件是曆史上的第一例航天垃圾直接傷人事件，卻絕對不是最後一例，這也為全人類敲響了來自太空垃圾的警鐘！
德爾塔二型火箭
太空垃圾來自于哪兒？
根據歐洲航天局（ESA）的最新資料，到2020年為止，地球軌道上堆積的太空垃圾數量驚人，超過10厘米的碎片就有34,000塊，1到10厘米的碎片更是高達90萬塊，而小于1厘米的碎片更是超過1億塊。
這些碎片以驚人的速度在軌道上飛馳，每秒快達數公裡，對衛星、空間站和其他航天器構成了巨大的威脅。1979年，美國的“天空實驗室”重返大氣層并墜落在澳洲，雖然沒有造成人員傷亡，但引發全球對航天垃圾的關注。
太空垃圾主要來源于廢棄的衛星、火箭的殘骸，以及各種空間任務所遺留下來的碎片。每次發射任務都不可避免地會産生碎片，有些碎片甚至能在軌道上飄浮數年，甚至數十年之久。這些高速飛行的碎片與其他物體相撞後，還可能會産生更多的碎片。
這種現象被稱為“凱斯勒綜合症”，它是由美國航空航天局科學家唐納德•凱斯勒在1978年提出的一個理論。
該理論描述，當太空中的碎片數量積累到一定程度時，它們之間的碰撞會引發一連串的連鎖反應。想象一下，一塊碎片撞擊到另一塊，分裂成更多的小碎片，而這些小碎片又可能繼續撞擊其他物體，如此循環往複，不斷加劇。
2007年，中國進行一次反衛星試驗，用飛彈成功摧毀了一顆廢棄的氣象衛星。然而，這次試驗的代價是産生了超過不少大型碎片，在某種程度上加劇了太空垃圾。在高速飛行的軌道上，這些碎片可能對其他衛星和國際空間站構成了威脅。
另一件引人注目的事件發生在2009年。當時，一顆美國的銥星與一顆廢棄的俄羅斯衛星，在西伯利亞上空發生了碰撞。這次碰撞産生了數千塊碎片，進一步增加了低地球軌道上的垃圾數量。這也是人類曆史上第一次記錄到兩個人造衛星在軌道上相撞的事件。
美國航空航天局的評估令人十分擔憂！他們指出低地球軌道的碎片密度，已經接近凱斯勒綜合症的臨界點。未來可能會發生更多的碰撞事件，導緻太空垃圾數量進一步激增！
由于太空垃圾數量在持續增長，如果未來再發生類似的碰撞事故，不僅地面上的人們可能面臨危險，還可能對衛星和其他重要航天器造成破壞，進而影響通信、導航、氣象監測等關鍵服務。
這些神秘物體來自何方？
美國航空航天局報告指出，每年太空垃圾與衛星或空間站的潛在碰撞事件超過20次！這些驚險且擦肩而過的事件，大多數的距離竟然不到一公裡！
為了防範這些潛在的風險，國際空間站每年都不得不進行2到3次的軌道調整。
自1957年人類開始發射人造衛星以來，全球已有超過560顆衛星，因太空垃圾或其他衛星的碰撞而受損或報廢。每一次碰撞都可能導緻衛星及其服務的報廢，每次損失金額超過數億、甚至數十億美元。
回顧曆史，1996年法國的“櫻桃”（Cerise）衛星就遭遇了這樣的悲劇。它不幸被一塊廢棄的火箭殘骸撞擊，導緻天線受損，雖然衛星仍能勉強工作，但其功能已大打折扣。2009年，美國的銥星33，與俄羅斯的宇宙-2251衛星在西伯利亞上空發生了碰撞。
這次碰撞對銥星的通信網絡服務造成嚴重影響，公司不得不頻繁調整衛星軌道應對這一局面。在2016年6月，國際空間站的窗戶也遭遇了一次驚險的撞擊。
肇事者是一塊直徑不到1毫米的微小太空垃圾。雖然窗戶并未碎裂，但那道明顯的裂痕卻像一面鏡子，映照出太空垃圾對空間站和宇航員構成的巨大威脅。
随着太空探索活動的日益頻繁，以及商業衛星發射任務的激增，未來這樣的撞擊事件可能會更加常見。這不禁讓我們意識到，全球各國必須攜手合作，制定并實施有效的措施和政策，以應對太空垃圾問題，確定地球和太空的安全。
這個國家應負最大責任！
談及太空垃圾，美國無疑是其中的“大戶”。作為太空探索的先驅之一，美國進行了大量的發射任務，留下了數不清的廢棄衛星和火箭殘骸。
據統計，截至2020年，美國在地球軌道上留下的太空垃圾中，有超過8000塊碎片的尺寸都超過了10厘米。
蘇聯，這個曾經的超級大國，自1957年便踏入了人造衛星的領域，至2020年，俄羅斯的太空垃圾數量，也累積至超過7000塊，碎片尺寸均大于10厘米。2019年，當長征五号B火箭成功發射後，部分火箭殘骸傳回地球，也險些引發地面的安全威脅。
從現有的資料和案例來看，美國、俄羅斯和中國在太空活動中産生的太空垃圾占據了顯著地位。為了應對這一挑戰，聯合國外層空間事務廳和國際電信聯盟等組織，正在積極制定相關法規，減少太空垃圾的産生，共同守護我們頭頂的這片藍色星空。
太空垃圾的有效系統，各國有無？
各科技大國和科技公司也紛紛投入研究，緻力于開發各種清理太空垃圾的方法。
2018年德國弗勞恩霍夫研究所，已經初步實作用雷射技術來清理太空碎片。他們利用雷射束，将小型碎片推離危險軌道，降低碰撞風險，初步的實驗結果展現出了極大的潛力。2018年，歐洲航天局與英國薩裡大學攜手，進行了名為“殘骸清理”（Remove DEBRIS）的任務。
這項任務包括了太空垃圾清理的多種技術測試，其中之一是上面提到的，使用太空垃圾網捕捉系統捕捉太空垃圾。測試中，太空垃圾網成功捕獲了模拟的太空碎片。看來清理太空垃圾也算得上是21世紀的一門新興的大生意！
為了清理太空垃圾，美國航空航天局攜手國際夥伴，共同策劃一個更為系統、深遠的清理計劃，期望通過國際間的合作，建構一個太空垃圾監測與清理的完整機制。美國的空間監視網絡在太空垃圾監測方面，發揮了舉足輕重的作用。
截至2020年，該網絡已成功追蹤到超過26,000塊，大于10厘米的太空垃圾碎片，為全球的太空活動提供了至關重要的資料支援，確定了太空探索的順利進行。
2019年，歐洲航天局也宣告了一項名為“空間清理”（Clear Space-1）的宏偉計劃。該任務預計在2025年升空，其獨特使命是專門緻力于清理太空垃圾。“空間清理”核心任務是鎖定并移除一個于2013年，遺留在太空中的“維斯帕”（Vespa）上級火箭擴充卡殘骸。
中國的“空間碎片捕獲與處理技術”
當然我們國家也沒停下腳步，我們的天宮一号和天宮二号，他們在軌期間，航天科技集團進行了大量的空間垃圾防護和規避實驗。通過監測空間垃圾，并調整軌道，天宮太空站成功避免了多次與太空垃圾的碰撞，展示了空間垃圾監測和規避方面的實力。
“悟空”号主要使命是探尋暗物質的蹤迹，但在這過程中，它的設計和營運經驗，為我們未來的空間垃圾清理工作提供了寶貴的資料和參考。
自從2015年12月升空以來，“悟空”号已經遨遊了太空超過5年，為我們收集了大量關于空間環境的資料。這些資料對于我們監測和清理空間垃圾有着非常重要的意義！
“中國航天科技集團五院”直接開展了一個名為“空間碎片捕獲與處理技術”的重大項目。這項技術利用網狀裝置，和靈活的機械臂捕獲那些漂浮在太空中的垃圾。2016年，他們就在天宮二号實驗室上進行了一系列實驗，模拟用機械臂捕捉空間碎片，效果相當不錯，技術上也取得了顯著的突破。
從這些實驗中，我們不難看出中國在太空垃圾清理技術上的決心和實力。太空垃圾清理在未來十年的市場規模，有望達到驚人的數十億美元！太空垃圾清理市場的崛起，将為全球的空間環境安全，和可持續發展提供重要支援。
參考資料：
太空垃圾問題 煤炭工業出版社 2001