国际空间站20天内“挪窝”两次，只为降低轨道高度躲避太空垃圾；一块微小的油漆斑点，在太空高速飞行中撞击卫星，可能引爆一场航天大国间的外交甚至军事冲突……

为应对太空垃圾带来的重重问题，日本宇宙航空研究开发机构计划今年秋天起开展相关清除实验。其核心方案是，利用磁场中有电流经过会使物体产生运动的原理，通过一条700米长的电线，给高速飞行的太空垃圾通电，使其减速后坠落于大气层燃烧殆尽。

太空本是广袤无垠的空间，却由于人类活动而日益拥挤。规避空间碎片几乎成了各种航天器、卫星和国际空间站的“规定动作”。这些太空垃圾是如何产生的？其严重性是否被扩大了？相关清理技术真的有效吗？

一块“阿司匹林”就能把卫星撞残废

1965年，美国宇航员爱德华遗失的手套，以时速近2.8万千米的速度在太空飞行。好在，这只杀伤力大的手套，最终在大气层被烧毁。

2007年，国际空间站宇航员安德森在太空行走期间，将一个635千克重的有毒氨水罐抛入太空。16个月后，这个电冰箱大小的太空垃圾坠入澳大利亚和新西兰之间的茫茫大海，没有击中过往船只。

但在人类航天史上，太空垃圾造成的事故也并不少。1983年，“挑战者号”航天飞机与一块直径0.2毫米的涂料碎片相撞，导致舷窗被损，只得提前返回地球。1986年，“阿丽亚娜号”火箭进入轨道后不久便发生爆炸，形成了564块10厘米大小的残骸和2300块小碎片。这些密集的“弹丸”，后来直接造成两颗日本卫星失灵。

太空垃圾，又可称为轨道碎片，特指宇宙空间中除正在工作着的航天器以外的人造物体。它的来源非常广泛，如“退休”的卫星；报废的火箭助推器；宇航员作业时留下的航天服、工具铲、老虎钳、相机、牙刷；航天器漏出的固体、液体，以及航天器碰撞过程中产生的碎片，等等。

目前，地球轨道中飘浮着难以计数的太空垃圾，其中至少有2万块大尺寸碎片可在地面进行追踪。最大碎片相当于一辆公共汽车，可观测到的最小碎片与垒球相当。科学家指出，一块阿司匹林药片大小的碎片就能把人造卫星撞成残废，大于10厘米一个棒球大小的垃圾则可能直接撞碎航天器。

中国国家航天局秘书长田玉龙介绍，太空中毫米级以上的空间碎片数以亿计，总数量达几千吨。同时，世界各国发射了6500多艘航天器，废弃卫星有5000多颗，它们随时有可能坠入地球。更严重的是，环绕地球轨道的碎片数量，以每年2%～5%的速度递增。按照这个速度计算，如果不加以清理，那么近地轨道在300年后就可能被垃圾填满。

雷达筑成“监视篱笆”激光脉冲射杀轨道碎片

太空垃圾隐患巨大，各国、各地区的科研机构都在积极尝试破解。

目前，国际空间站专门加设防护层以应对小碎片。欧洲航天局规定，卫星应作钝化处理，即卫星被撞后也不会发生爆炸，从而避免产生更多的碎片。

美国曾启用9个陆基雷达阵组成“太空篱笆”，系统监视空间碎片。目前，这一系统正升级到第二代。有报道称，它将能追踪超过20万个直径大于2厘米的太空垃圾。

瑞士航天中心正在研发一种超快仿生手臂，将其安装在“清洁空间一号”卫星上，捕捉并回收太空垃圾。这个机械手臂的特点是“超快”——能在0.05秒内抓住各种不规则形状的抛掷物。按照计划，“清洁空间一号”的发射时间定在2018年。

日本理化学研究所的科学家们则提议为国际空间站安装一个激光系统，用于“射杀”太空垃圾。这个激光系统可利用空间站上的望远镜，搜寻和锁定约100千米外的太空垃圾，而后发射激光。强大的激光脉冲能够将太空垃圾推入地球大气层，最后迫使其在大气层中燃烧殆尽。研究小组认为，这个激光系统能够在5年内清除大多数太空垃圾。

更具环保意义的尝试则是“二维宇宙飞船”。这种航天器使用特殊的二维薄膜材料制成，可以包裹住太空垃圾并使其离开轨道。据美国宇航局介绍，“二维宇宙飞船”面积大小为1平方米、重量约为35克，发射成本大为减少。

中国政府也注重从源头上减少空间碎片的产生。记者了解到，我国的航天科研人员已对在役长征系列运载火箭实施了末级钝化处理，并多次就废弃卫星实施了离轨处置。

既要发展技术手段还需制定太空“交规”

从现有技术角度来看，诸如激光烧、机械手抓取等清理太空垃圾的设想，都面临一些难题。

以“清洁空间一号”为例，机械手臂捕捉太空垃圾时，容易受到阳光的干扰。阳光反射会扰乱视觉处理系统，影响速度和距离的估计。这就对任务操作的精密性提出了极高的要求，研究人员必须考虑各种参数，如太阳的光照角度、立方体卫星物理数据、移动的相对速度和所有与测量有关的不确定性，以及卫星自身旋转速度等。同时，还要努力完善视觉信号处理的项目，确保太空操作处理器的高性能。

使用激光粉碎太空垃圾的方法，也有一个“先天不足”，即无法处理直径小于10厘米的太空垃圾。而为了消除这些较小的太空垃圾，科学家设想在太空飞船上装配网状结构进行筛选。但这种太空飞船的动力，从何而来？

清华大学研究人员有针对性地提出了一种解决措施：首先，太空飞船使用网状装置捕获太空垃圾，收集的太空垃圾通过激光进行消化处理，或者使用特殊研磨球处理成粉末。之后，将这些粉末状太空垃圾放置在极端温度条件下，使其转变成可作为火箭燃料的等离子体。然而，有批判人士认为，这一设想过于完美、难以实现。

事实上，要真正解决太空垃圾难题，不仅要借助于技术手段，还需要国际社会协同合作，制定统一太空“交规”。航天专家叶培建认为，除了进行碎片防护、防止太空垃圾导致的碰撞，还应协同各国进行轨道位置的合理有效分配。

“随着空间飞行器的增多，轨道位置的分配问题日渐受人关注。一个空间的轨道位置，尤其是地球同步卫星轨道，其实非常有限，需要国际上进行合作，按需求和可能予以优化。”叶培建呼吁，还有必要考虑用好当前看来“不太好的轨道位置”，做到开源节流。

在这方面，目前国际组织初步订立了几项原则。具体包括：飞行器寿终正寝后，有能力离轨即离开有用轨道；对已编号的全部碎片，要进行全程跟踪，目的是让航天飞机、空间站、卫星对较大碎片进行避让；在飞行器设计的时候，应考虑如何针对小碎片碰撞进行有效防护等。

此外，有能力移除空间碎片的国家，就有可能摘除别国的航天器，从而威胁太空安全秩序。这在一定程度上制约着太空垃圾的清理。记者夏斌

（部分资料引自新华社、《科技日报》）

【延伸阅读】航天专家揭秘中国2017年太空计划

新华社“新华视点”记者 白国龙、姜潇、高音子

航天事业的发展集中体现了国家的发展进步。全国两会正在北京召开，“新华视点”记者独家采访来自航天领域的代表委员和专家，听他们细数2017年中国太空事业将发生哪些大事。

大事1——天舟4月出征首试“太空加油”

4月，我国第一个“太空快递员”天舟一号，将从中国文昌航天发射场发射升空。

全国政协委员、中国航天科技集团公司科技委主任包为民介绍，天舟一号货运飞船是我国自主研制的全密封货运飞船，采用两舱构型，起飞质量13吨，能运输6吨重的物资。它主要承担为空间实验室运送消耗物品、推进剂、维修设备、维修器材和试验载荷设备等任务，并且下行一些空间站废弃物。

天舟一号最重要的使命是与天宫二号进行交会对接，为天宫二号“太空加油”，开展在轨维修和推进剂在轨补加等技术验证。这是我国建设空间站之前在太空进行的最后一次大规模试验。

大事2——嫦娥五号38万公里外采回月壤

嫦娥五号是我国迄今研制的难度最大、任务最复杂的航天器。按计划，嫦娥五号将在今年11月底前后从中国文昌航天发射场发射升空。

全国政协委员、中国航天科技集团公司五院月球探测卫星总指挥兼总设计师顾问叶培建介绍，8．2吨重的嫦娥五号将实现我国开展航天活动以来的四个首次：首次在月球表面自动采样；首次从月面起飞；首次在38万公里以外的月球轨道上进行无人交会对接；首次带着月壤以接近第二宇宙速度返回地球。

如果进展顺利，整个过程将在1个月内完成，2017年内就能将2公斤的月壤“打包”回地球。“届时，我国探月三期的目标就全部完成。”叶培建说。

大事3——北斗导航服务区域覆盖全球

我国北斗导航卫星系统今年也有大动作。北斗三号卫星计划在7月左右进行首次发射。北斗三号卫星今年计划发射6至8颗，将实施数次一箭双星发射。

包为民介绍，北斗三号服务区域将从北斗二号时的覆盖全球三分之一扩大到全球；卫星性能也大幅提升，单星设计寿命达到12年。北斗三号系统采取了星间传输、地基传输功能一体化设计，实现了高轨、低轨卫星及地面站的链路互通。

继2016年成功发射3颗新一代北斗导航卫星后，目前我国已有22颗北斗导航卫星在轨运行，其中新一代卫星7颗。

大事4——6颗新卫星助力人们在飞机高铁上触网

2017年，我国计划发射实践十三号（中星16号）、实践十八号、中星9A、中星9C等共6颗通信卫星，使我国的通信卫星技术进一步迈向国际前列。

中国航天科技集团公司五院通信卫星事业部副部长王敏介绍，4月，我国将发射首颗高通量通信卫星实践十三号（中星16号）。这颗卫星首次在高轨道上应用激光通信和电推进等技术，通信总容量达20G以上，超过我国此前所有通信卫星容量的总和。

6月，起飞重量达7吨的实践十八号卫星计划发射，它所采用的我国最新研发的承载能力最大的东方红五号卫星平台，能与国际上最先进的通信卫星平台媲美。

王敏说，未来人们在飞机、高铁上流畅接入互联网、收看4K超高清节目就靠天上的高通量通信卫星来实现。

大事5——一大拨守望人们家园的卫星即将来袭

今年，还有一大拨应用新技术、具备新技能的新卫星将相继升空，它们用自己的点点星光，守望地球上人们的幸福生活。

观天象知冷暖的风云气象卫星家族有望添丁；硬X射线调制望远镜卫星预计今年升空；被称为“张衡一号”的首个电磁监测试验卫星预计下半年发射，将使我国成为唯一拥有在轨运行的多载荷、高精度地震监测试验卫星的国家。

同时，我国商业航天发展迅速。今年，我国0．5米级高分辨率商业遥感卫星－－高景一号将迎来两颗新星，随后4颗在轨的0．5米高分辨率光学遥感卫星将完成组网，实现全球任意地点每天重访一次。

今年，中国航天科工集团虹云工程的首颗技术验证星也将升空，该工程建成后，能让人们在世界任意角落接入互联网。

大事6——“长征家族”运载火箭全年露脸28次

2017年，我国宇航发射任务将再创历史新高，“长征家族”运载火箭全年宇航发射计划28次。

全国人大代表、中国航天科技集团六院科技委主任谭永华表示，自2015年、2016年我国自主研制的液氧煤油发动机和氢氧发动机成功助推新一代运载火箭长征六号、长征七号、长征五号相继首飞后，今年长征五号和长征七号迎来新的飞行任务。

多位代表委员表示，此前成功发射为我们新一代大型运载火箭奠定了很好的基础。特别是承担天舟一号货运飞船和嫦娥五号的发射任务，可以说是真正意义上的新一代运载火箭进入工程应用阶段，所以这两次发射都特别值得期待。

【延伸阅读】中国首艘货运飞船将为空间实验室进行两次“太空加油”

中新社北京3月2日电 (记者 张素)中国计划在4月发射“天舟一号”货运飞船。全国政协委员、中国航天科技集团公司科技委员会主任包为民2日接受中新社记者专访时说，“天舟一号”将为“天宫二号”空间实验室进行两次在轨加注。

“第一次加注时先加一部分推进剂，分离后再对接，第二次加注时将剩余的推进剂加进去。”包为民说，“一边抽压，一边加压，在气压的作用下让液体流到飞行器里。”

据介绍，在轨加注被称为“太空加油”。在茫茫宇宙且无人操作的情况下完成精准对接，这项工作远比地面“加油”来得艰难。

包为民举例说，推进剂易挥发，“每次加注完要把管道里的剩余推进剂吹得很干净”。还要确保接口在低温环境里密封，推进剂如果泄露，就会自燃或污染飞行器。

为应对挑战，中国航天人已在地面进行大量试验，还曾在“长征七号”运载火箭“首飞”时利用“透明盒子”验证空间失重情况下液体流动及排出情况。

包为民说，这项工作是为未来中国空间站建设搭桥铺路，因为空间站将运行在距地面380至400公里的轨道上，受引力和稀薄大气影响，会出现轨道衰减。此前中国研制的飞行器无法在轨补加，即燃料用完则寿命到期。只有突破“加油”技术，才能确保空间站持续稳定运行。

“天舟一号”是中国首艘货运飞船，不同于护送航天员的“神舟”系列，“天舟”的主要功能是“送快递”。

包为民介绍，“天舟”舱位运用模块化设计，显得非常灵巧。“天舟”不仅可为未来的中国空间站运送食品、仪器等补给，还可将空间站上的生活垃圾及废弃物品带回大气层烧毁。(完)

【延伸阅读】X-37B是核轰炸机？俄媒描绘太空战后末日景象

2月28日报道俄罗斯《晨报》网站2月26日刊发罗曼·列舍托夫的文章《太空正在成为新的军备竞赛舞台》称，2017年1月，美国参议员约翰·麦凯恩称：“在接下来的5年中，太空应成为增加拨款的优先方向，以确保太空优势和在未来冲突中保卫我们的重要太空设施。”

迄今为止，美国都拒绝签署禁止在太空使用任何武器的条约，同时开展对轨道作战飞船的研发。几年前，美国人造出了X-37B无人飞行器，军事专家已将其称为“轨道核轰炸机”。

实际上，X-37B是航天飞机的缩小版，唯一的区别在于它没有乘客。该机于2015年5月发射入轨，至今仍在太空中执行长期任务。

美国国防部已经对这款无人飞行器进行了多年测试，从未对外公布它的真实用途。俄罗斯军事专家认为，美国太空无人机旨在跟踪主要对手中俄的太空设施。专家还不排除它承担了摧毁敌方卫星、从太空中向敌人地面设施实施导弹攻击的职能。

倘若追溯这款在轨“歼击机”的出身，就会更加确信其肩负着作战使命。通过公开资料可知，美国的“迷你航天飞机”外观上很像苏联的“螺旋”航天器。遗憾的是，苏联解体后，许多太空技术，包括这项技术，都流向了大洋彼岸。

此外，太空无人机还有可能是动能武器的运载工具。美国暂时遵守1967年签署的《外层空间条约》。但文件只涉及核武器和生化武器。也就是说，给动能、激光和高超音速武器的使用留下了空间。

如果给迷你航天飞机配备一些金属弹，将它们从太空投放到地球指定区域，会发生什么？考虑到飞行中获得的巨大动能，这些金属弹的坠落将在地球上引发如同核弹药冲击波的后果。

2016年12月初，俄罗斯批准了新版外交政策构想。其中指出，莫斯科主张制定禁止一切太空军备竞赛的国际条约。

俄罗斯继续向国际社会提出太空非军事化的问题。但莫斯科的呼吁始终没有得到响应。那么，俄罗斯准备如何应对太空军备竞赛的挑战呢？

苏联最早测试太空拦截卫星是在遥远的1968年。当时，歼击卫星“宇宙”-252靠近靶标卫星“宇宙”-248并成功将其击毁。随后，在反卫星战斗项目框架下陆续向太空发射了19枚靶标卫星和20枚拦截卫星。这项工作一直持续至1991年。虽然项目后来关闭了，但可以说，今天俄罗斯已经为未来拦截敌方卫星奠定了良好基础。

如有必要，我们的导弹从地面也能轻易命中敌人卫星。以A-235“努多尔”系统为例。其去年的试射令西方大为震惊。军事专家已将该系统导弹称为“卫星杀手”。

S-500防空导弹也可用于摧毁航天器，它能稳稳击中低轨飞行目标。首套系统将于2020年问世。

实际上，卫星是所有飞行器中最易受到攻击的。它不会制造热陷阱，无法迂回前进，而是以同等角速度沿预定轨迹飞行。卫星的位置甚至可以提前一个月预测。

2015年3月，俄罗斯“罗科特”火箭从普列谢茨克发射场发射升空，将3枚通信卫星和1枚军用（机密）卫星送入轨道。正是最后一枚名为“宇宙”-2504的卫星引起了美国人的兴趣。

据五角大楼消息，卫星完成了多次意想不到的机动，以靠近发射其入轨的推进器。美国人认为，具备这种机动能力的卫星不是普通卫星，而可能是轨道反卫星武器。

2014年，另一颗“宇宙”-2449卫星（美国称2014-28E）获得了“卫星杀手”的响亮称号。

目前，美国共有150枚军民两用卫星，俄罗斯有75枚。俄美军方比其他国家更关心保护本国卫星群的问题。问题不在于在轨卫星的数量，而在于美军作战机器更依赖军用卫星。

一旦使用太空武器，后果将不堪设想。人类会被消灭，城市会被摧毁，近地轨道会充斥大量碎片，甚至外星飞船都无法穿越厚厚的太空垃圾飞向地球。

资料图片：美军X-37B空天飞机在轨运行想象图。

【延伸阅读】美媒:美空军准备应对太空战威胁 已制定作战结构

2月26日报道美媒称，作为负责保卫美国在太空领导地位的军种，美国空军关注的重点是搞清是否会爆发冲突，以及冲突会在什么时候发生。

美国《防务新闻》周刊网站2月22日发表文章称，太空技术对军队在海外的军事行动以及国内经济的有效运行有多大的帮助，人们并非总能认识到。从在加油站买汽油，到驾驶汽车和网上购物，再到高效快递商品和提供医疗服务，全球经济现在依赖的是最早由军队所使用的卫星技术。具体摘要如下：

过去25年中，美国空军引领了将卫星传输的全球实时信息与军事行动进行集成的工作。当美军投入战斗时，有重要的太空技术作为后盾。这包括撤回深入敌后部队和实施精确打击所必需的超视距通信和远程跟踪技术，这对击败“伊斯兰国”组织至关重要。

在接下来的一年，你将听到大量谈论太空及如何与陆军、海军、海军陆战队及海岸警卫队紧密合作的内容。在加紧准备不让卫星及网络受到攻击和建立对未来敌人的威慑之际，美国人必须明白岌岌可危的东西到底是什么。用美国战略司令部司令约翰·海滕的话说，第一步就是认识到“并没有太空战这样的东西，有的只是战争，它是与敌人的交锋，如果它延伸到太空，我们必须搞清楚如何作战。”

正如空军引领了太空技术整合一样，现在我们正在引领如何保护我们对太空的使用权，方法是准备应对延伸到太空的战争——虽然我们希望这样的战争永远不会发生。

美国空军为应对延伸至太空的冲突，已制定了一套作战结构，这一结构提高了我们识别威胁的能力，并积极锻炼我们在冲突环境下指挥和控制太空资产的能力。

我们正在打造一套生存能力更强的太空基础设施，并在加强国防部与情报机构之间的合作关系，以保护、防御和操作重要的国家安全太空系统。

去年，我们与情报机构和美国战略司令部展开合作，以在科罗拉多建立多机构联合太空运行中心。这个太空防御运行中心旨在教会我们所不知道的东西，并帮助我们创新和测试新的太空工具。

诸如此类的措施对超越敌方的太空能力、打消任何想要限制在这一重要作战区域的行动自由的意图至关重要。美国空军及其他军种必须对太空冲突有所思考，就像我们处理地面冲突一样。太空冲突不再仅是艾萨克·阿西莫夫、雷·布拉德伯里等科幻小说家笔下的东西。在太空，我们必须能够提早发觉威胁，并果断回应，以使敌人无法先发制人地使用武器。

在短期内，处理这一新领域迫在眉睫的问题既需要迅速的改变，也需要长期的投入。为此，美国空军欢迎对重组政策、战略及资源展开讨论。通过公开承担我们对保卫美国太空资产的责任，我们已向潜在的敌人发出强烈的信号，即发动这样的战争是一场亏本生意。这就是我们能够并乐于传达的信号。