一場太空時代的“公地悲劇”正在我們眼皮底下——或者說，實際上是在我們頭頂之上——上演，但對於如何阻止它，目前還沒有共識。半個多世紀以來，人類一直在向近地軌道發射物體，數量不斷增加。由於對進一步發射到這個日益擁擠的區域幾乎沒有有意義的限制，普遍的態度一直是持續放任的：在軌道上，似乎總有空間容納更多。
經過幾十年的高速雜物堆積，包括廢棄的火箭級、散落的螺栓和油漆碎片、固體火箭發動機殘渣、報廢或垂死的衛星以及反衛星試驗中散落的碎片——所有這些都可能單獨損壞或摧毀其他資產——近地軌道最終正處於變得過於擁擠而不舒適的邊緣。由於需要數千顆航天器的衛星“巨型星座”的興起，例如SpaceX的星鏈（一種寬頻網際網路網路），這個問題現在勢必會變得更糟。星鏈只是眾多類似專案之一：一家名為OneWeb公司的另一個巨型星座已經在部署中。亞馬遜的柯伊伯專案正尋求在不久的將來建立一個多達3200顆衛星的巨型星座。
隨著擁堵加劇，軌道資產之間險象環生的事件也隨之增加。例如，國際空間站定期調整其軌道，以避開潛在的危險碎片。更糟糕的是，全面碰撞的威脅有所上升，這會產生威脅性的垃圾，加劇本已糟糕的局面。想想2009年2月，一顆報廢的俄羅斯宇宙衛星與一顆商業銥星航天器相撞事件，該事件產生了大量碎片。
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美國國家航空航天局（NASA）軌道碎片研究的退休高階科學家唐納德·凱斯勒說，尋找方法至少清除部分太空垃圾應該是全球的首要任務。在20世紀70年代後期，他預言了一種被稱為凱斯勒綜合症的可能性：隨著太空垃圾密度的增加，可能會出現碎片生成碰撞的級聯、自我維持的失控迴圈，最終可能使近地軌道過於危險，無法支援大多數太空活動。
凱斯勒說：“目前，業界已達成共識，認為碎片環境已達到‘臨界點’，即使停止所有發射，碎片也會繼續增加。”“需要像銥星-宇宙衛星那樣的碰撞才能引起所有人的注意。歸根結底就是這樣……而我們早就應該發生類似的事情了。”
至於凱斯勒綜合症，“它已經開始了，”這位碎片專家說。“碰撞一直在發生——不那麼引人注目，而且規模不大，”凱斯勒補充道。
升空和出局
凱斯勒的噩夢場景已經產生了大量可能的碎片清除方法：網、雷射束、魚叉、巨型泡沫球、氣團、繫繩和太陽帆——以及垃圾收集機器人手臂和觸手——都已被提議作為清除軌道垃圾的解決方案。
剛剛發射的Astroscale演示任務“壽命終止服務”（ELSA-d）是應對這種令人擔憂的狀況的新參與者。ELSA-d是由日本衛星服務公司Astroscale開發的雙衛星任務：它由一顆旨在安全清除軌道碎片的“服務衛星”和一顆兼作目標物體的“客戶衛星”組成。該專案旨在展示一種磁力系統，該系統可以捕獲穩定甚至翻滾的物體，無論是為了處置還是在軌服務。經過多階段測試議程後，服務衛星和客戶衛星將一起脫軌，在火熱地墜入地球大氣層的過程中解體。
ELSA-d目前正在地球軌道上執行。該任務於3月22日透過俄羅斯聯盟號火箭發射升空，該火箭將大量其他“順風車”衛星送入太空。發射升空後，Astroscale的創始人兼執行長岡田信博表示，ELSA-d將證明碎片清除能力，並“推動監管發展，並推進壽命終止和主動碎片清除服務的商業案例”。他說，此次發射是朝著實現“為了子孫後代安全和可持續地開發太空”邁出的一步。
儘管ELSA-d及其同類技術的演示無疑是清除軌道碎片的積極進展，但不應將其誤認為是萬能藥。儘管這些任務取得了一些 modest 的成功，但它們未能充分解決手頭的動態困境，太空垃圾的擴散基本上仍在持續。
萬能解決方案？
CelesTrak是一家分析組織，負責監測地球軌道物體。該組織科學家T. S. Kelso表示：“從我的角度來看，解決太空碎片問題的最佳方案是首先不要產生碎片。”“與任何環境問題一樣，預防汙染比以後清理汙染更容易、成本更低。在物體完成任務後，停止將它們留在軌道上。”
Kelso說，太空垃圾問題根本沒有“萬能解決方案”。移除大型火箭箭體與移除質量相同的更多小物體是截然不同的任務，因為這些小物體分佈在各種各樣的軌道上。與此同時，SpaceX等公司的創新正在大幅降低發射成本，為更多的衛星進入近地軌道開啟閘門，其中一些衛星將不可避免地發生故障併成為漂浮的、產生碎片的危險（除非它們被類似ELSA-d的太空拖船移除）。“許多運營商開始理解繼續躲避日益增多的碎片的難度和複雜性。”
澳大利亞弗林德斯大學的太空考古學家和太空垃圾專家愛麗絲·戈爾曼說，太空垃圾的範圍從奈米粒子到整個航天器，例如歐洲航天局的Envisat，它有一輛雙層巴士那麼大，並且在所有人的移除目標清單中名列前茅。
還有一些物體，例如反旋配重（固體金屬塊）和隔熱毯（薄如紙）。“它們會造成不同型別的損壞，可能需要不同的策略來移除。戈爾曼說，“萬能方法絕對行不通。”
她說，最嚴重的風險來自尺寸在1到10釐米之間的碎片顆粒。“它們的數量遠遠超過整個報廢航天器，碰撞的可能性也大得多，”戈爾曼說。“雖然這種尺寸的碎片可能不會導致災難性的解體，但與之碰撞肯定會損壞工作衛星併產生新的碎片顆粒。”
戈爾曼將注意力轉向衛星巨型星座，她擔心它們對已經擁擠的近地軌道環境的影響。“我們也知道軌道動力學可能是不可預測的，”她說。“我希望看到其中一些巨型星座運營商釋出他們的長期碰撞建模，因為越來越多的衛星被髮射升空。”
戈爾曼說，毫無疑問，主動軌道碎片清除在技術上具有挑戰性。“然而，最大的問題是，任何可以移除現有碎片的成功技術也可以用作反衛星武器，”她說。“這是另一個需要外交和談判，最重要的是國際層面信任的難題。”
佐治亞理工學院山姆·納恩國際事務學院副教授瑪麗埃爾·博羅維茨說，事實上，近年來，在軌道上靠近航天器並執行維修或破壞的能力引起了軍事規劃人員的極大興趣。“這些快速發展的技術有可能用於和平的太空活動或太空戰，”她說。“鑑於其能力的兩用性，事先不可能確切知道它們在任何特定的一天將如何被使用。”
佔據空間
德克薩斯大學奧斯汀分校的軌道碎片專家莫里巴·賈赫表示，就目前而言，太空碎片清除的商業案例尚不具備盈利能力，與其說是一個真正的市場，不如說更像是一個“PowerPoint演示”。
賈赫說：“我認為人們希望政府基本上達成一些常識，以幫助建立和建立一個市場，供行業參與這類活動。”為了實現這一目標，他認為航天國家必須同意近地空間是一個像陸地、空氣和海洋一樣的生態系統。“它不是無限的，所以我們需要環境保護，”他說。
賈赫想到了類似於碳足跡的太空可持續性指標。“我們不妨稱之為‘太空交通’足跡，”他說。“我們需要一種方法來量化‘軌道高速公路’在什麼點被交通飽和，以至於無法使用。然後你可以為物體分配賞金，並討論非自願碎片清除。也許會對佔用軌道容量的報廢資產的主權所有者處以懲罰。這肯定可以建立一個市場，讓太空物體移除技術蓬勃發展。”
還需要對太空物體進行分類。賈赫說，擁有這樣的分類法將有助於梳理出移除不同來源的軌道雜物需要哪些型別的技術。
至於大局，賈赫說這是一個簡單的數字遊戲：發射速率超過了太空物體再入地球大氣層的速率。“這不是一種很好的能量平衡，”他補充道。
唉，賈赫說，政策制定者對這個問題的反應仍然遲緩。畢竟，儘管2009年宇宙-銥星碰撞等事件產生了大量碎片，但就目前而言，它們仍然非常罕見。
賈赫說：“在我看來，2009年的碰撞相當於泰坦尼克號上的乘客感覺到了冰山撞擊，然後甲板上有一支樂隊在演奏。”“就危險的軌道碎片而言，事情已經朝著不利的方向發展，因為我們還沒有改變我們的行為。”