微小的太空垃圾破坏力却惊人

文章插图
2016年，欧洲航天局宇航员蒂姆·皮克分享了一张照片。照片中，国际空间站（ISS）的一扇玻璃窗上有一道大约0.25英寸长的凹痕。这凹痕是怎么来的呢？——微小的太空垃圾造成的。
可能是人造卫星上脱落的一小片油漆碎片或金属碎片，这些残骸宽度仅为千分之几毫米，甚至不会比一个大肠杆菌细胞大多少。
然而，这么微小的碎片，怎么就造成了如此明显的破坏呢？
亚利桑那大学的天文学家维什努·雷迪说：“归根结底还是速度。”根据欧洲航天局的数据，在国际空间站和大多数其他卫星的那个高度（大约在地球上空400公里的位置），物体每90分钟绕我们的地球运动一周。NASA的一位讲师兼飞行控制员罗伯特·弗罗斯特在问答网站Quora上解释道，这意味着物体飞行的速度将超过每小时25200公里，是地球上子弹平均射击速度的十倍。
撞击的能量不仅与物体的大小有关，物体的速度（运动的速率和方向）也同样重要。雷迪解释说，这就是为什么一颗很小的子弹可以造成极大的伤害；任何物体，如果以足够高的速度运动的话，都会带来危险。
麻省理工学院的航空与航天学副教授克里·卡霍伊说，另外要记住的一点是，速度是可以相加的。也就是说，两个相向运动的物体发生碰撞时，它们的撞击能量会增加。
卡霍伊说：“比如高速公路上行驶的车辆。”两辆同向快速行驶的车辆或许会发生碰撞，但“碰撞力度不会特别大”，她说。但是如果有一辆车——或者只是一部轻量级的摩托车——迎面撞向一辆高速行驶中的车辆，这就会造成一起极为严重的人员伤亡事故。
同样的，在太空中，高速运动的碎片撞上国际空间站时，也会留下相对明显的痕迹。
在太空中，人造卫星、航天器和碎片残骸沿着各种不同的轨迹飞行；一个物体可能围绕赤道水平运动，而另一个物体可能围绕地球两极垂直运动。有些物体甚至“逆行”运动，即它们逆着地球轨道方向运动。随着越来越多碎片散落在太空，近地轨道（国际空间站在该轨道上运行）越来越像高峰时间段拥堵的高速公路。卡霍伊说：“这会带来各种各样的潜在威胁。”
到目前为止，国际空间站的宇航员都还算十分幸运，不曾有更大的碎片撞向他们的窗户。欧洲航天局表示，一个微生物大小的碎片或许只留下一个凹痕，但若换成豌豆大小的碎片，就可能会导致关键的飞行系统失灵。那如果是乒乓球大小的残骸呢？雷迪表示：“那将是一起灾难。”他说，如此大的太空垃圾会导致空间站迅速降压，进而使得空间站上的宇航员无法呼吸。
太空垃圾的问题已日益凸显。根据伦敦自然历史博物馆的数据，地球轨道上至少包含1.28亿个碎片，其中直径在10厘米以上的碎片多达34000个。这些还只是大到足以探测到的碎片，换句话说，可能还有更多我们没发现的碎片。人造卫星在极端紫外线辐射下的自然风化，更大的太空残骸碎片碰撞或人造卫星按计划被摧毁时，都会产生这些小碎片。大的碎片，则包括3000个被弃置的人造卫星，以及航天器在发射过程中掉落的螺栓和其他零部件。
雷迪说，通过跟踪这些太空垃圾，科学家可以告诉各个国家和公司，应该在什么时候让航天器避开飞速来袭的碎片。根据自然历史博物馆的数据，自1999年以来，国际空间站已经执行过25次类似的避开操作。除此之外，研究人员已经在开发各种清理太空垃圾的方法，比如使用钩子、网和磁铁将太空垃圾拽回地球大气层。

微小的太空垃圾 破坏力却惊人

微小的太空垃圾破坏力却惊人