這里有一個驚人的數據——從1957年人類第一顆人造衛星進入太空起，世界各國現在已經發射了5000多個衛星、火箭和探測器等航天器。隨著航天活動的日益頻繁，地球軌道上的太空垃圾也越積越多。

太空垃圾泛濫成災

太空垃圾大小各異，有的是一整個失控的衛星，有的則是航天器發生碰撞后產生的碎片。據不完全統計，目前各類太空碎片已經超過了4000萬個，它們無時無刻不在威脅著航天任務的安全。如今，碎片的數量正以每年2%～5%的速度遞增。按照這個速度計算，如果我們對其不加以清理，那么近地軌道在300年后就可能被太空垃圾填滿。

太空垃圾的來源非常廣泛。例如，完成任務后的運載火箭和衛星等航天器，有的會很快進入大氣層燒毀，有的則會長時間停留在軌道上。再如，載人航天活動留下的攝像機、工具、航天服手套等。人類僅用光學望遠鏡和雷達能觀測到的太空碎片，每年大約就會凈增200個，它們主要集中在地球同步軌道、半同步軌道高度區域和2000千米以下的高度區域。

太空垃圾的數量與航天發射的頻率成正比，發射次數越多，火箭助推器和“退休”衛星落下的垃圾也就越多。以2001年為例，在隕落的太空垃圾中，屬于俄羅斯的超過120噸，屬于美國的將近30噸。

小垃圾的大危害

為了了解太空垃圾的影響，同時研究它們對航天器的危害，“挑戰者號”航天飛機（HMS Challenger）曾在1984年4月，將一個圓柱形的“長期暴露裝置”釋放到近地軌道。該裝置在69個月后被回收，科研人員僅憑肉眼檢查，就在它表面發現了3.2萬多個撞擊凹痕（其中最大的直徑為0.5厘米），這相當于每天被撞擊15次，平均每繞地球一周就被撞擊一次。

太空垃圾的體積通常不大，但它們都以每秒6～7千米的速度運行。由于相對速度很大，極小的一塊太空垃圾都足以給人造衛星或者載人飛船造成巨大損傷。一塊10克重的太空垃圾與人造衛星相撞產生的能量，相當于兩輛轎車分別以100千米的時速迎面相撞產生的能量，這足以將衛星瞬間打穿或擊毀。如果它們和載人飛船相撞，后果更是不堪設想。

此外，如果進入大氣層的大塊太空垃圾不能被徹底燒毀，同樣也會傷及人類。2007年7月，國際空間站宇航員克萊頓·安德森在太空行走期間，將一個635千克重的有毒氨水罐拋入太空。它在太空漂浮了16個月后，于2008年11月2日晚墜入澳大利亞和新西蘭之間的茫茫大海，萬幸的是，這塊電冰箱大小的太空垃圾并沒有擊中過往船只。

其實在人類航天史上，太空垃圾造成的事故和災難屢見不鮮。1983年，“挑戰者號”航天飛機與一塊直徑0.2毫米的涂料碎片相撞，導致舷窗被損，只好提前返回地球。1986年，歐空局的“阿麗亞娜號”火箭進入軌道后不久便發生爆炸，形成了564塊10厘米大小的殘骸和2300塊小碎片，這些密集的“彈丸”后來直接造成兩顆日本通信衛星失靈。2009年2月11日，美國的“銥星-33”與俄羅斯的一顆報廢衛星“宇宙2251”，在距地面800千米的太空中相撞，一時間碎片四濺。

一份美國宇航局于去年公布的報告顯示，環繞地球軌道的太空垃圾數量已經達到了一個臨界點，足以給航天器離開地球帶來重重阻礙。

瑞士衛星“吃”掉垃圾

瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）的科學家指出，盡管我們只要預先知道太空垃圾的位置和速度，便可以計算出它未來運動的軌道，并通知有可能與之相撞的航天器改變軌道規避，但這只是治標之策。我們想要解決太空垃圾難題，還是需要從垃圾本身入手。

為此，EPFL推出了“潔天一號”（Clean Space One）航天器研發項目。“潔天一號”能像家用吸塵機一樣，回收太空中廢棄的衛星碎片，然后將它們拖入大氣層中燒毀。據研發人員預測，“潔天一號”的造價在1100萬美元左右，預計最早于2018年發射。

科學家為“潔天一號”設計了兩個工作方案：一是通過打掃裝置收集太空垃圾，然后將整個裝置連同吸入的殘骸，拖入地球大氣層中讓其自行燒毀；二是把打掃裝置保留在地球軌道，將吸入的碎片排放到地球大氣層中。

目前，該研發項目還需要解決三大難題。首先，科學家需要研制出小型發動機，保證能把打掃裝置準確送到垃圾運行的軌道上。其次，研發人員需要根據自然界生物及植物的形態，制造出一種仿生學抓取機制，就好像海葵那樣的觸手，能夠抓緊高速轉動的廢物，并且同時保持自身穩定。最后，我們需要做到能把廢物引導至地球大氣層中的預設地點，隨后焚燒。原文地址：http://www.ufo-1.cn/article/201605/1070.html

“潔天一號”的能耐

事實上，EPFL的科學家已經在研制一種僅有幾百克重的微型衛星推進器。這種推進器使用離子化合物作燃料，利用電噴射離子產生推力。這種推進器僅需0.1升燃料便可使該裝置飛往月球。不過，這種名為“微推力”（Micro Thrust）的迷你發動機，并非用于將衛星送入軌道，而是幫助衛星在太空中實現機動轉向。目前的衛星通常都需要使用笨重且昂貴的發動機，科學家希望“微推力”發動機能夠開啟一個低成本探索太空的新時代。根據計算，如果采用這種發動機，那么一顆1千克重的納米衛星能憑100毫升燃料，在6個月左右的時間內進入月球軌道。

EPFL的科學家赫爾伯特·謝爾表示：“雖然微型衛星的成本遠低于大體積衛星，但它們目前還缺少高效的推進系統。不過，‘微推力’發動機卻能夠解決這個問題，它能讓衛星在以時速4萬千米的速度繞軌道飛行時改變方向。我們計劃將其安裝在‘潔天一號’上。”

此外，“潔天一號” 可以通過攜帶的攝像頭跟蹤目標，靠離子微型推進器接近目標。這個半自動探測器的制導和控制系統相當先進，不僅能保證探測器進入正確軌道，還能讓它以每小時2.8萬千米的速度接近較大的垃圾碎片目標。同時，科學家為了保證“潔天一號”能夠捕獲直徑僅為10厘米的軌道垃圾（這種大小的太空垃圾由于反射面變化較大，會對清潔探測器在計算速度和距離關系時產生干擾，因此較難捕獲），還測試了一種全新的接近目標算法，這套算法能夠對捕獲目標的各種參數進行測定，比如碎片是否發生旋轉等，保證探測器的捕獲率。

但在成功捕獲垃圾后，同樣有難題需要解決。一旦“潔天一號”抓取了目標，它與碎片的整體重心便會發生改變，甚至可能以不受控制的方式旋轉。目前，科學家正在設法讓探測器在捕獲垃圾后，能夠率先穩定自身的軌道，隨后引導自身以曲線的方式進入大氣層。

近在眼前

2009年，“潔天一號”航天器的第一個目標已經實現——研發人員發射了一顆直徑為10厘米的“Swiss Cube”微型空間研究衛星。作為“潔天一號”航天器項目的概念驗證，這顆衛星以2.8萬千米的時速在軌道上運行了7年之久。而將于2018年發射的“潔天一號”會以同樣2.8萬千米的時速在軌道上靠近并捕獲“Swiss Cube”，再將其拋入地球的大氣層，在超過1000攝氏度（1832華氏度）的再入溫度當中燒成灰燼。

EPFL的科學家們力圖通過這項計劃，掌握捕獲系統的設計和操作方法。

其實在EPFL緊鑼密鼓研發“潔天一號”航天器項目的同時，歐空局也在探究未來捕獲近地軌道附近廢棄衛星的可行性，并提出了“清潔太空行動”計劃（Clean Space Initiative）。其中的“脫軌任務”（e.deorbit mission），旨在搜尋和清除軌道高度為800～1000千米太空區域的廢棄人造衛星殘骸。研究人員旨在測試失重環境下，他們的垃圾收集網捕獲和移除廢舊衛星、運載火箭碎片和其他漂浮在太空的人造碎片的能力。

其實我們都很清楚，想要探索宇宙，了解太空，發射人造航天器必然是無法舍棄的必要手段。但如果人類想要走得更遠，看得更廣，那么加速研發清理和回收太空垃圾的技術，勢在必行。