世界不思議

斥1.02億美元巨資,只為清理一塊垃圾,歐洲航天局咋想的?

最近這兩年,垃圾分類終於開始逐漸走進千家萬戶,這種傳說中的生活方式也越來越火。
垃圾分類雖然可能讓我們一開始有點不適應,但是給我們帶來的好處卻是非常巨大的。它不僅可以大幅提高資源的利用率,而且可以有效地改善環境,防止汙染。

地面的汙染,我們可以通過垃圾分類來緩解。可是,人類造成的汙染不僅僅停留在了生活區域,而且上至珠穆朗瑪峰、下至太平洋深海海溝,遠到南極大陸,都已經可以看見人造產物的“遺體”。甚至在幾十上百公里高空的大氣層以外,也佈滿了各種各樣的垃圾——太空垃圾。
太空垃圾

即便是珠峰那麼高的地方,尚有一些人會在攀登的時候攜帶一部分垃圾。在面對太空垃圾的時候,我們就束手無策了。

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為了清理太空垃圾,各國航天機構都進行過許多相關的研究和探索。最近,歐洲航天局(ESA)甚至斥資1.02億美元(8600萬歐元),和一家來自瑞士的名為ClearSpace SA的初創公司簽署了一份合同。而在這一份合同中,只要後者清理一塊太空垃圾。
說起來,這個價格實在是有些過於高昂了。就算是太空垃圾,這也太貴了吧?一定有人在想:這玩意現在又不影響我們正常生活,何必呢?
當然,歐洲航天局又不傻,既然他們這麼做,就不會是一個虧本的買賣。那麼,他們為何要花如此高昂的價格,僅僅為了清理一塊太空垃圾呢?

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太空垃圾的危害

自從人類具備了航天器發射能力開始,就有大量的人造設備脫離地球大氣層,來到太空中工作。在這個過程中,報廢的人造衛星、退役的航天設備以及各種航天器的脫落零部件,都留在了地球上空,形成了海量的太空垃圾。這些太空垃圾沒有人類的控制,在太空中橫衝直撞,給正在運行的航天設備帶來了巨大的威脅。
實際上,在今年9月22日,運行於約400公里高空的國際空間站就進行了一次緊急的避障轉向,來躲避一塊太空垃圾。據統計,在1999-2018年這20年期間,國際空間站就採取過25次避障策略,可見太空垃圾帶來的威脅幾乎是無處不在。

據估算,截至2019年1月,太空中僅大於10釐米的垃圾就多達34000個,1-10釐米的太空垃圾大約有90萬個,而小於1釐米的太空垃圾,甚至可能超過了1.28億個!這些太空垃圾,對於人類航天器來說,無疑是海量的定時炸彈,我們不得不清理!
“價值1.02億美元”的太空垃圾

這一次歐洲航天局想要清理的,是一塊非常大的太空垃圾,它來自於織女星運載火箭二級有效載荷適配器。織女星運載火箭是歐洲航天局研發的一款火箭,在2008年的時候首次發射,它可以將重量在300公斤到2噸之間的航天器運送到近地軌道或太陽同步軌道。

織女星運載火箭是迄今為止最巨大的固體動力運載火箭,分為四級,其中前三級為固體動力,第四級為液體燃料發動機。並且和其他大部分火箭一樣,是不可回收火箭。
這塊太空垃圾,來自於一枚發射於2013年的織女星運載火箭有效載荷適配器,其重量達到了112公斤(247磅),相當於兩個成年人的體重。在釋放了一顆衛星之後,它就開始了漫長的太空流浪歲月,和其他無數太空垃圾一樣漫無目的地在太空中遊蕩。
我們都知道,即使是一隻小鳥,都足以撞碎高速飛行中的飛機,何況是超過兩百斤的太空垃圾和更加高速運行的航天器呢?因此,對於大量仍在運行的人造衛星來說,這塊太空垃圾無疑是一顆定時炸彈。一旦發生碰撞,不僅人造衛星會粉身碎骨,粉碎的人造衛星還會變成更多太空垃圾產生更多威脅,這種連鎖反應就是NASA前科學家唐納德·凱斯勒在1978年提出的著名的凱斯勒綜合徵。

因此,這一次的合作,雖然花費1.02億美元的巨額資金,卻可以保障其他衛星的安全,這能夠避免更加驚人的損失。和這些衛星的價值相比,1.02億美元就顯得沒有那麼高昂了。實際上,由於這個項目難度過大,並且涉及到的科技和設備都非常尖端,這1.02億美元甚至都不夠用。據介紹,想要支付研發的全部任務,ClearSpace還需要獲得更多的資金贊助才可以。
難上加難

那麼,這家公司到底有什麼過人之處,作為一家初創公司就能拿下歐洲航天局如此大的單子呢?

原來,這家公司是從世界一流高校——洛桑聯邦理工學院(EPFL)衍生出來的公司,不僅擁有著大量的高尖端人才,還與歐洲航天局的專家有大量的合作,因此具備了規劃和執行這項任務的技術實力。
即便如此,這項任務的難度仍然非常大,而且不容有失。就像我們設想的那樣,一旦任務失敗,那麼他們非但不能解決太空垃圾的問題,反而會製造出更多的太空垃圾,加劇問題。因此,為了保證人造衛星的安全和人類的發展,這次任務必須保證萬無一失。
這麼看來,歐洲航天局掏1.02億美元投給這個項目一點都不為過。

還需要指出的是,這是世界上第一次有這樣的合同被簽署,也算得上是一次開創。這筆費用將有一大部分用於開發此前沒有測試過的技術,如果這些技術開發成功,將可以大幅削減未來的投入。不管怎麼說,這樣的投資都是非常值得的。
好在,最壞的情況還沒有發生,未雨綢繆總是好的。如果真等到太空事故發生,那一切都來不及了。尤其是重要的衛星被撞擊,後果不堪設想。正如我們前面介紹的那樣,危險已經在靠近,我們已經僥倖躲過了一次,但也收到了嚴重的警告。因此,除了歐洲航天局以外,很多其他機構也提高了警惕,開始了清理太空垃圾的相關研究。
根據ClearSpace公司的計畫,他們打造的太空垃圾捕捉器將會攜帶一個錐形的網,然後將其帶回大氣層。目前來說,在這個網捕獲到太空垃圾後,如何在後者反彈出去之前將網閉合,是一個急需解決的問題。

總結

隨著人類發射的人造衛星越來越多,我們產生的太空垃圾也越來越多。同時,太空已經變得越來越擁擠,2009年甚至出現了美國銥星33與俄羅斯已報廢的宇宙-2251衛星碰撞的事件,報廢衛星形成的太空垃圾毀掉了正在運行的衛星,進而產生了更多的垃圾。
我們汙染了大地,又汙染了太空。解鈴還須繫鈴人,人類創造的垃圾,還是要由人類自己去清理。只有清理掉這些無用卻暗藏危機的太空垃圾,我們的天空才會真的乾淨。

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