支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您將幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
太空梭時代已經結束，其航天器將被送往博物館。阿波羅宇航員的深空探險早已成為過去，他們最後一次登月旅行也已過去將近40年。然而，今天的太空比以往任何時候都更加擁擠。
自從太空時代開始以來，軌道領域日益充斥著人類向天空努力的殘骸——廢棄的火箭助推器、報廢的衛星、散落的硬體碎片。在過去的十年裡，這些碎片堆積的速度如此之快，以至於它們已經成為對太空探索事業不可避免的威脅，而太空探索事業正是最初催生了它們。
數百萬塊直徑五毫米及以上的碎片以高速群體的形式繞地球執行，每塊碎片都蘊含著足以使衛星失效的動能。但更令人擔憂的是對人類生命的威脅。今年 6 月，當一塊碎片逼近國際空間站（ISS）幾百米範圍內時，國際空間站上的六名宇航員被警告在逃生艙中避難。在過去幾年中，至少還有五次，當提前預測到碎片會近距離透過時，空間站已移出危險區域。
最近退役的太空梭計劃在上個月成功結束，沒有發生致命的碎片撞擊事件，但太空梭宇航員在全部 135 次任務中面臨的風險並非微不足道。典型的太空梭飛行大約有 1/250 的機會與微流星體或更有可能與軌道碎片發生災難性碰撞。（這些機率聽起來可能並不令人過於擔憂，但經過 10 次任務，累積風險會增長到 4%；經過 100 次任務，災難風險會達到 33%。）無論 NASA 在未來幾年選擇哪種火箭和載人艙來接替太空梭，都將面臨碎片威脅。
美國現在正在採取初步措施，透過實施更好的跟蹤系統來管理太空垃圾的威脅，但解決根本問題的方法還遙遙無期。實際上沒有可行的方法可以從軌道上清除碎片，模擬顯示，即使今天停止所有太空飛行活動，碎片數量實際上也會隨著軌道物體之間的碰撞產生巨大的碎片雲而隨著時間的推移而增加。（有時太空垃圾確實會自行脫離軌道，但速度不足以耗盡碎片池。3 月，一個直徑 75 釐米的金屬球體，顯然是 1 月發射的俄羅斯火箭的增壓罐，出現在科羅拉多州。同月，一塊 1.2 米長的 Delta 2 火箭發動機碎片，該發動機於 2003 年將一顆 GPS 衛星送入軌道，墜落在烏拉圭。早期的 GPS 發射導致自 2001 年以來發生了三起類似的碎片墜落事件，將重達 50 公斤的鈦制卵形物傾瀉在沙烏地阿拉伯、阿根廷和泰國。）
一場引人注目的軌道碰撞已經發生。2009 年，一顆報廢的俄羅斯宇宙衛星撞上了一顆正在執行的銥星通訊衛星；原本是兩個完好無損的航天器變成了一片碎片雲，其中包括大約 2000 塊至少 10 釐米的碎片，這些碎片足夠大，美國軍方可以跟蹤和編目。其中一塊較大的碎片在 4 月份過於靠近國際空間站，迫使空間站操作員啟動推進器進行避碰機動。
與其他任何太空時代歷史事件相比，宇宙-銥星碰撞產生的編目軌道碎片都更多，除了2007 年的導彈試驗，中國在導彈試驗中有意摧毀了自己的一顆衛星。地球的軌道環境，特別是地球上方 700 至 1000 公里之間的區域，現在非常擁擠，據 NASA 約翰遜航天中心軌道碎片研究員 Jer-Chyi Liou 最近的一項分析預測，涉及碎片的碰撞每四到五年就會發生一次。
如果航天機構和衛星運營商能夠更好地掌握軌道上有什麼以及它將駛向何方，那麼一些碰撞或許可以避免。美國空軍正在計劃一套名為“太空籬笆”的新雷達系統，該系統在 2017 年左右上線後，可以大幅增加受監測的軌道物體數量。美國軍方已經編目了 16,000 多顆衛星和大型碎片，但“太空籬笆”系統將允許監測更小的物體。“我們非常有信心，在‘太空籬笆’初步執行能力後的幾個月內，目錄將增長十倍，”洛克希德·馬丁公司“太空籬笆”專案主管約翰·莫爾斯說。洛克希德·馬丁公司和雷神公司正在競標該專案；每家公司都獲得了一份價值 1.07 億美元的空軍合同，用於開發演示技術。空軍將選擇該專案的承包商，該專案可能耗資高達 61 億美元，明年將做出選擇。
按照計劃，“太空籬笆”將包括位於南半球的兩個雷達站，這將取代目前在美國九個地點執行的 20 世紀 60 年代的雷達系統。目前的雷達系統在 VHF 頻段執行，而“太空籬笆”將使用波長更短的 S 波段雷達，這將為跟蹤碎片提供更好的解析度。雷神公司“太空籬笆”專案主管斯科特·斯彭斯說：“波長越小，物體越小。”斯彭斯說，目前的碎片目錄可以追溯到大致壘球大小的物體，而“太空籬笆”的規劃者“正在考慮跟蹤低海拔地區高爾夫球或彈珠大小的物體，或高海拔地區壘球大小的物體。”
“太空籬笆”和一系列相關的較小規模的專案旨在提高軍方所謂的“太空態勢感知”能力。但是，這種感知能力何時才能發展為補救措施——清除軌道碎片——仍然不清楚。NASA 的 Liou 指出，從未有過主動碎片清除（ADR）原型系統的演示。一些為 ADR 提出的方案包括定向雷射系統，將碎片推入大氣層燒燬，或配備繫繩或網的航天器，將碎片拖出軌道。不幸的是，這些想法本質上仍然是科幻小說。Liou 說：“目前，ADR 既沒有經濟上可行又沒有技術上可行的解決方案。”2010 年的美國國家太空政策呼籲 NASA 和軍方開展 ADR 方法的研發，但沒有包括部署時間表。美國國家科學院計劃於 9 月 1 日釋出一份關於該問題的報告，其中包括對可以採取的限制衛星和太空任務風險的步驟的評估。
問題的規模和複雜性很可能需要重大的政府間合作，規模可能與建造國際空間站相當。考慮到太空垃圾本身是全球性的，這種合作將是恰如其分的——在目前軌道上的編目碎片中，37% 來自俄羅斯或蘇聯，29% 來自美國，28% 來自中國。2009 年的宇宙-銥星碰撞事件涉及一顆俄羅斯衛星和一顆美國公司擁有的衛星，這表明受汙染的軌道環境的後果也將是國際性的。
幸運的是，軌道碎片尚未造成任何生命損失。但是，如果人類的太空探索在未來幾年和幾十年中繼續快速發展，那麼這只是時間問題。在悲劇發生之前，是否有任何航天國家能夠調動資源來解決軌道上日益嚴重的問題，還有待觀察。