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中國作家協會主管

太空垃圾與保護外層空間環境
來源:文藝報 | 馬 棟  2022年07月25日08:43

《星空清理者》劇照

 

“2068年,一顆毫不起眼的廢棄螺絲釘,以約8km/s的速度撞上一架正行駛在大氣層外的Alnair-8型超高空客機,導致了一場史無前例的航空災難,宇宙垃圾和空間殘骸問題開始引發人們的廣泛關注。”

“廢棄人造衛星、航天飛機拋下的燃料箱、空間站建造過程中產生的廢棄物……這些殘骸以接近8km/s的速度圍繞著地球旋轉,這類殘骸如果同航天飛機發生碰撞,極易造成重大事故,對現役的空間站和航天器都是巨大威脅。為避免悲劇重演,也為了宇宙的進一步開發,殘骸的處理問題日趨緊迫。為此,人類依托商業公司設立了殘骸回收部門,對太空垃圾進行專門回收和清除……”

2003年,一部講述太空垃圾回收人員工作和生活、名為《星空清理者》的科幻動畫,成為繼《風之谷》后,第二個原作及改編動畫雙雙斬獲“星云獎”的作品。這是一部講述在未來的2075年,人類面對早期宇宙探索蠻荒時期遺留的宇宙垃圾的問題,如何進行自救與處理,并在這一過程中深刻反思自我的作品。在如今各國持續加速自身太空探索、宇宙商業化開發進程提速,以及太空垃圾侵占稀缺近地軌道資源的復雜背景下,對人類今后該如何合理開發外層空間環境,具有深刻的啟發意義。

自1957年人類第一顆人造地球衛星發射升空以來,截至2020年,人類已經向太空發射超過5000顆衛星,其中在軌衛星總數約3300顆,報廢衛星2000余顆。根據歐洲航天局統計,目前大概有34萬個直徑超過10cm的各類人造廢棄物及其衍生物環繞著地球,其中直徑1cm—10cm之間的廢棄物超過90萬個,小于1cm的廢棄物體數量則超過1.28億個。在擺脫重力束縛的宇宙空間中,任何擁有質量的物體,小到一顆松動脫離的固定螺絲,大到超出運行壽命的報廢衛星,在極高的飛行速度下,任何一次碰撞都將引發如同多米諾骨牌般的“級聯碰撞”,使太空垃圾的數量呈指數級地增加,并引發連鎖反應,造成大量衛星的損毀。最終,這種惡性循環會使近地軌道被太空垃圾覆蓋,令發射新的航天器變為風險極高、幾近不可能的事。1978年,美國宇航局科學家唐納德·凱斯勒首次提出這一理論假說,并被科學界引申為“凱斯勒現象”。

隨著近年來近地軌道資源的持續開發,以及衛星發射商業化運營進度的進一步加速,人類向地球近地軌道發射衛星的數量呈爆炸式的增長——僅2021年一年時間,全球總計進行了145次火箭發射,發射入軌航天器1732顆。不僅如此,如美國太空探索公司(SpaceX)的“星鏈”計劃,更是計劃將總計3萬顆通信衛星送入軌道。似乎不必等到作品中預言的2075年,在不遠的將來,甚至是當下,人類已然在面臨太空垃圾帶來的一系列問題。而動畫中出現的“太空垃圾威脅在軌航天器正常運行”的場景,早已在現實中多次上演——2014年3月和 4月,國際空間站為躲避兩塊分別來自歐洲和俄羅斯的衛星殘骸,在3周時間內被迫兩次進行變軌躲避;2016年4月,國際空間站上的對地觀景臺玻璃,出現了一個因太空垃圾撞擊而產生的直徑約7毫米的裂紋……正如地表上的工業和商業建設會對環境產生不可估量的破壞,地球外層空間在商業化開發下,也同樣被太空垃圾問題困擾。但不同于受到重力影響的地表,無重力環境進一步提高了太空垃圾的清理及回收難度,也導致清理成本之高幾乎難以有任何商業價值。

在《星空清理者》這部作品中,主角所就職的“殘骸課”因為垃圾回收效益不高,不受公司重視,導致部門預算和編制減半,總是被內部其他部門輕蔑地稱作“半課”。僅僅一個部門幾個人的辛勤工作,在面對海量的宇宙垃圾時,總是顯得杯水車薪。但值得慶幸的是,在現實中,人類已經在眾多事故后認識到太空垃圾的危害,并紛紛開始采取行動。

2021年10月24日,中國成功發射實踐二十一號衛星,并將一顆失效的北斗導航衛星從擁擠的地球同步軌道上拖拽到了航天器稀少的更高的軌道上,這標志著航天器被動移位和太空垃圾處理新方式的成功執行。同時,其他航天大國也相繼認同空間碎片已經對航天活動造成嚴重威脅,并開發各種技術攜手應對太空垃圾問題。各航天大國協同成立“機構間空間碎片協調委員會(IADC)”的國際合作組織,定期通報各自的航天發射活動,通報各種空間碎片態勢,交流各種碎片監測、預警、防護、減緩技術等。此外,聯合國也在努力通過“外空活動委員會”每年定期召集各國開會、制定國際規則,努力保護外層空間環境。這似乎也印證了作品中最為人所稱道的那句臺詞:“從這里根本就看不見什么國境線,只有地球……”

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