多达9000多块太空垃圾正飘浮在地球轨道上，总重量超过5500吨
科学时报讯，2005年1月17日世界时2点14分，在南极上空东经306.8°、南纬80.6°的885千米高空发生了一起“宇宙交通事故”：我国一块长征四号火箭的碎片与美国雷神-博纳火箭的末级相撞，撞击的结果是雷神-博纳火箭被撞出两块地面可跟踪的碎片。
这是一起典型的太空垃圾“宇宙交通肇事案”。
提到垃圾，相信我们每个人都不会陌生，废纸、废电池、剩饭菜、废旧电器……但你是否知道，宇宙空间中同样存在垃圾——太空垃圾，而且随着人类太空活动的增多，太空垃圾的数量正以每年2%～5%的速度不断增加。
正当人们雄心勃勃进军太空，一次又一次庆祝征服太空的辉煌胜利，盘点着从空间获取的巨大利益的时候，忽然发现一个严重的疏忽——不知不觉间已经对空间环境造成严重的污染。
4000万个空间碎片
1957年10月4日，前苏联成功发射了第一颗人造地球卫星，揭开了人类空间时代的序幕，同时也为太空送去了第一批垃圾。当时，飞行任务完成后，卫星的装载舱、备用舱、仪器设备及其他遗弃物都留在了卫星轨道上。此后，随着人类太空史上的一次次壮举，太空垃圾与日俱增。
太空垃圾，即空间碎片，是人类空间活动的废弃物，是空间环境的主要污染源。机构间空间碎片协调委员会(IADC)《空间碎片减缓指南》中关于空间碎片的定义是：“空间碎片，是指轨道上的或重返大气层的无功能人造物体，包括其残块和组件。”
在200千米或更高的地方，人们发现了火箭助推器的最后部分、调压器和报废的卫星残片，还有因为事故而爆炸的宇宙飞船的残骸碎片、宇宙飞船上很小的螺丝和垫圈、宇航员不小心在空间站上丢失的扳手等，最后都成为太空垃圾。
中国科学院空间科学与应用研究中心研究员都亨告诉记者：“太空垃圾和地球上的垃圾最大不同之处，就是它在以大约10千米/秒的速度飞行。”
据都亨介绍，50年以来，空间碎片总数已经超过4000万个，总质量已达数百万千克，大于10厘米、地面望远镜和雷达能观测到的空间碎片平均每年增加200个，总数已经超过10000个。
空间碎片的大小差别极大，小的只有几微米，大的可达数十米，按其大小可分为3类：大空间碎片，即10厘米以上的，是目前地基监测网能测量其轨道的碎片；小空间碎片，即1毫米以下的，通过天基直接探测或分析回收物的表面获得信息；危险碎片，即大小介于前二者之间的，目前尚无有效的探测方法。
大碎片主要来源于遗弃的航天器、运载火箭箭体和操作性碎片，爆炸解体碎片则大小都有，固体火箭喷射物、撞击产物和表面剥落产生的都是小空间碎片。
航天器的工作寿命通常只有几年或几十年。退役的航天器仍在轨道上运行，在大气阻力的影响下逐渐陨落，如果它的轨道很高，在1000千米以上，大气阻力很小，那它能在轨道上存留数万年甚至数百万年。
都亨说：“无论它曾经如何辉煌，这时它就是一块不折不扣的太空垃圾。人类第一个空间站——和平号空间站，在完成任务后将成为最大的太空垃圾。”
随着空间碎片数量的不断增加，空间碎片之间的碰撞几率也不断增加，从而产生更多的碎片。都亨说，空间碎片的数量达到一定程度，有可能产生“雪崩”效应，使航天活动无法进行，近地空间完全失去使用价值。
小心！太空垃圾
空间碎片巨大的破坏力来自于它的速度。空间碎片和航天器撞击时的平均相对速度是10千米/秒，即36000千米/小时，撞击时的动能十分巨大。“一颗10克质量的空间碎片撞击航天器时，它的撞击效果就和质量1300千克、时速100千米的汽车撞击效果一样，后果是灾难性的。”都亨作了个比较。
都亨说：“像2005年那样的‘撞车’事件既不是第一次，也绝不是最后一次，而且会越来越多，只是目前还不能完全预测。”
太空垃圾给航天事业的发展带来了隐患，它们成为人造卫星和轨道空间站的潜在杀手，使宇航员的安全受到严重威胁。现在，国际空间站平均每年都要进行规避飞行14次。
都亨指出：“除了大空间碎片需要躲避以外，数量更多的小空间碎片的撞击是无法避免的。”它们的威胁不容忽视，从空间回收的航天器表面上的累累伤痕就是空间碎片向人类发出的警示。
从1959年开始，每年都有许多空间碎片脱离轨道返回大气层，最多的是1989年，陨落碎片超过1000个。
都亨说：“空间碎片的威胁不仅在天上，也在地面，它在陨落时会对地面安全构成威胁。”
风险不仅是机械撞击，还有对环境的化学污染和放射性污染。都亨特别提到：“以核能为动力的航天器陨落时，由于放射性物质的大面积扩散和污染后果特别严重，尤其受到关注。”
1978年1月24日，苏联雷达卫星宇宙954发生故障，在加拿大西北上空解体，卫星上30千克浓缩铀核反应堆陨落，放射性碎片遗洒在800千米长的地带上，清除费用达1400万美元。
“因此，每次大型航天器陨落前都会十分紧张地动员全球的力量监测和预报它的轨道、陨落期和陨落点。提前预报空间碎片陨落的时间和地点是减轻其灾害的重要措施”，都亨说。
欧洲曾提出过“机器人地球同步轨道修补者”计划，试图用一张大网将地球同步轨道上已经废弃的卫星等太空垃圾网走。
还有为空间站和航天飞机清扫道路的激光扫帚，从地面发射一束激光照射空间碎片，利用激光的变压改变空间碎片的轨道。
躲！防！护！
据了解，一个太空飞行器若在600千米的高空飞行，它将围绕地球转25～30年，如果它位于1000千米的高度，则可飞行到4001年，如果再高，它几乎会成为永恒的物体。如今，太空中这种“长寿”垃圾越来越多，清除将是极其艰难的。
都亨指出：“于是，我们采取‘躲’、‘防’、‘护’的对策。太空垃圾问题的解决，和航天工程紧密结合，贯穿于航天活动的全过程，从航天器的设计、生产、发射、运行一直到任务结束后的每一个阶段。”
都亨介绍，航天器躲避空间碎片碰撞，一般要经过6个步骤：测量空间碎片的位置、确定空间碎片的轨道、计算空间碎片以后各个时刻的位置、获取航天器轨道并计算其位置、比较航天器和碎片位置并计算碰撞概率、改变航天器轨道。“空间环境预报研究，就是为了帮助在轨工作以及即将升空的航天器躲过一劫。”
据介绍，神舟五号发射前夕，根据当时获得的数据以及工程指定的发射窗口内的各个时刻，详细计算了发射和在轨全程的空间碎片交会情况。根据交会距离的大小，筛选出了3个禁飞时段，为神舟五号发射提供了重要的决策依据。
都亨说：“因为空间碎片大约以10千米/秒的速度在空间运动，如果在某一时刻发射的航天器有可能和某一空间碎片碰撞，那么，不需要改变原定轨道，只要提前1秒钟或推迟1秒钟发射航天器，该空间碎片就会在航天器的前面或后面10千米左右通过，从而降低碰撞概率。”
毫米级和微米级的空间碎片由于体积太小且数量太多，无法逐个测量它们的轨道，航天器无法实施机动策略躲避其碰撞，只能提高自身“免疫力”，在“枪林弹雨”中求生存。
都亨介绍，航天器防护设计的原则有3条：一是“增强体质”，即通过优选表面材料、改变结构和增加厚度来提高航天器抵御撞击的能力；二是“穿甲戴盔”，即在航天器外面增加屏障，降低空间碎片对航天器的撞击损害；三是“遮挡弱者”，即将娇弱经不起撞击的关键部件安置在“避风的港湾”。
治理空间环境困难重重
人们似乎重复走上了与地球环境相同的“先污染，后治理”的老路，可是治理空间环境比治理地面环境要困难得多。
据介绍，保护空间环境的措施可分为3类：一是限制空间碎片的产生，“因为在现阶段，有的空间碎片还不可避免地要产生，所以只能限制而不能杜绝”；二是清除已有的空间碎片，如让完成任务的航空器离开轨道陨落；三是区域性措施，保护航天活动最有价值的区域，“目前，包括中国在内的世界主要航天国家(组织)共同倡议在地球外层空间划出两个必须受到保护的空域，即近地轨道受保护区和地球同步轨道受保护区”，以减少空间碎片对航天器的威胁。
都亨说：“虽然人们提出过很多靠外力清除太空垃圾的设想，但至目前均未实现。”
和地面环境保护一样，空间环境保护也需要依法治理。
据了解，目前涉及空间环境保护的法规在形式上是设计标准或指南。第一个国际性的指南是机构间空间碎片协调委员会于2002年取得会员国一致同意的《空间碎片减缓指南》。我国也已经颁布了第一份控制空间碎片产生的航天业界行业标准《空间碎片减缓要求》第一部分，这将使得我国对空间碎片的控制法制化。
“虽然与美国、俄罗斯相比，我国产生的太空垃圾非常少，按道理，我们承担的责任也可以少些，但是，我们国家还是很负责任的。”都亨自豪地说，“1995年，我国就正式参加了机构间空间碎片协调委员会，而且积极参加委员会的各种活动，积极采取对话措施，尽我们的力量做了大量工作。所以，应该说，我们是一个负责任的大国。”