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頻繁發射火箭與衛星對地球周圍太空造成了許多垃圾,有什麼影響?各國的態度是怎樣的?

本題已收錄至知乎圓桌 ?空間技術揭秘,更多與空間技術、航天工程的問題歡迎關注討論。


題主所說的太空垃圾,準確的提法叫「空間碎片」。問題中關注兩個方面:一是有什麼影響,二是各國的態度。


為了更好地理解上述兩個方面,擬從以下幾個部分回答:

1,空間碎片的來源


2,空間碎片的現狀


3,空間碎片的危害


4,空間碎片的應對策略

手機碼字不方便,先簡單回答一下,回頭電腦上再補充一些文字及圖片。


空間碎片是指地球軌道上運行的失效的航天器及其碎塊。其主要來源包括:


1)廢棄的航天器,如燃料耗盡或已失去控制的衛星,火箭的上面級等;


2)操作性碎片,如航天員出艙活動時不慎丟掉的工具、手套等;


3)航天器因故意或意外解體形成的碎塊;

4)人類故意播撒在太空中的銅針等玩意兒;


5)火箭助推器產生的NaK粒子。


目前人類已經探測冰能夠跟蹤的空間碎片(10cm以上)大約有17000多個,而無法準確跟蹤的厘米甚至毫米級碎片數以億計。


空間碎片絕大部分位於地球低軌道,高軌道較少(具體軌道高度及分布數量回頭查了資料補充)。


空間碎片的危害最主要的就是對在軌運行的航天器(衛星、空間站等)造成撞擊損傷甚至撞擊解體。

空間碎片在軌道上的平均運行速度大約10km/s,在如此高的速度下,哪怕只是毫米級的碎片撞擊都可能使航天器外殼被擊穿,造成輻射器管路工質泄露(從而航天器熱防護性能下降),或內部關鍵部件損壞,或空間站壓力泄露危及航天員安全。如果是大碎片撞擊,直接就導致航天器四分五裂,參考地心引力的畫面。


典型危害案例:


1)美國太空梭每次執行任務回來後都能在表面發現不少撞擊坑,其弦窗玻璃因碎片撞擊損傷而更換;


2)曾經法國櫻桃色號衛星因遭受空間碎片撞擊其重力梯度桿導致發生翻滾失控;

3)2009年俄羅斯報廢的cosmos2251軍事衛星與美國銥星公司在役的iridium33衛星發生撞擊,兩者都發生解體,從而又增加了上千個空間碎片。


主要包括防護、規避、減緩、清除四個方面。


防護:主要針對厘米級以下碎片,在高價值衛星、空間站等航天器外殼增加防護層,使其能夠抵禦小碎片的撞擊而不至於被擊穿。防護層主要採用質量輕而強度好的材料,如鎧夫拉縴維布,金屬絲網等,採用多層間隔組合的形式安置於航天器外殼,主要起到粉碎來襲碎片並攔截其二次碎片的作用以保護航天器殼體。


規避:對於厘米級以上碎片,目前的防護層是無法有效防護的,因此對此類碎片主要採取主動規避,即在探測到碎片來襲前啟動航天器助推裝置使其臨時改變軌道,惹不起就躲的意思。


減緩:意思就是說在火箭設計及航天任務規劃時,就必須考慮到上了天之後如何拋棄掉的火箭上面級如何才能不變成碎片,比如設計使其在一定年限後自動離軌掉下來,不要在軌道上呆成殭屍害人害己。


清除:意思就是怎麼把目前軌道上的碎片搞掉,不管是採用機械臂把它抓走也好,或者採用激光把它燒掉也好,還有提出來在軌道上拋個魚網捕捉碎片的。這方面技術目前還處於概念或早期研究階段,沒有實用化。


5,各國的態度


主流是合作,偶爾有撕逼。


合作方面:各航天大國基本都認同空間碎片已經對航天活動造成嚴重威脅,有必要攜手應對。為此,大家一起成立了一個國際合作組織叫「機構間空間碎片協調委員會」,每年開會,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,聯合國有一個叫「外空活動委員會」,每年也要開會,制定一些國際規則順便撕逼。


撕逼:就是你指責我的航天器產生的碎片撞到你的衛星啦,我指責你不顧國際道義隨意打爆了個衛星產生大量碎片搞得大家都不好啦等等,總之撕來撕去其實就是添堵而已。


純手機碼字,很多地方可能不太準確,如果有幫助請給個贊。


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