除却太空中固有的流星体会对卫星与空间站造成危害外,也有人类自己制造的太空垃圾。
地球周围太空垃圾分布示意图自20世纪50年代开始进军宇宙以来,人类已经发射了4000多次航天运载火箭。据不完全统计,太空中现有直径大于10厘米的碎片9000多个,大于12厘米的有数十万个,而漆片和固体推进剂尘粒等微小颗粒可能数以百万计。
不要小看这些太空垃圾,事实上,由于它们飞行速度极快,达到了6~7千米/秒,所以它们都蕴藏着巨大的杀伤力。举一个简单的例子:一块10克重的太空垃圾撞上卫星,便相当于两辆小汽车以100千米的时速迎面相撞,所以被撞卫星的直接后果就是会在瞬间被打穿或击毁!试想,如果撞上的是载人宇宙飞船,后果将不堪设想。
更令人感到头疼的是,人类对太空垃圾的飞行轨道无法控制,只能粗略地预测。所以,这些垃圾就像高速公路上那些无人驾驶、随意乱开的汽车一样,无法预料它什么时候刹车,什么时候变线。因此,它们是宇宙“交通事故”中最大的潜在“肇事者”,而对于宇航员和飞行器来说都是巨大的威胁。
“阿丽亚娜”号火箭就目前而言,地球周围的宇宙空间还算开阔,所以太空垃圾在太空中发生碰撞的概率很小。但一旦撞上,后果将是毁灭性的。更令航天专家头疼的是“雪崩效应”——每一次撞击并不能让碎片互相湮灭,而是会产生更多碎片,而每一个新的碎片又是一个新的碰撞危险源。如果有一天地球周围被这些太空垃圾挤满,人类探索宇宙的道路就被堵塞了。
科学家研究分析认为,太空垃圾可分为三类:①用现代雷达能够监视和跟踪的比较大的物体,主要有种种卫星、卫星保护罩及各种部件等,这类垃圾目前已达8000多个;②体积小的物体,如发动机等在空间爆炸时产生的碎片,其数量估计至少有几百万个;③核动力卫星及其产生的放射性碎片,截至2000年,卫星送到地球轨道上的这类碎片就达3吨之多。
在1957年10月4日,前苏联成功地发射了第一颗人造地球卫星,从此揭开了人类空间时代的序幕,但与此同时也为太空送去了第一批垃圾。当时,虽然宇航员完成了飞行任务,却把卫星的装载舱、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,太空垃圾却也与日俱增。人类先后已将4000余颗卫星送入太空。但目前仍在正常运转的仅有400余颗。其余的或坠毁于地球表面,或遗留在太空,成为了新的太空垃圾。
据统计,目前约有3000吨太空垃圾在绕地球飞奔,而其数量正以每年2%~5%的速度增加。科学家们预测:如果太空垃圾以此速度增加,将会导致灾难性的连锁碰撞事件发生。如此下去,到2300年,任何东西都无法进入太空轨道了。
“发现者”号航天飞机
所以说,太空垃圾给航天事业的发展带来了巨大的隐患,它们成为人造卫星和轨道空间站的潜在杀手,并使得宇航员的安全受到严重威胁。要知道,太空垃圾是以宇宙速度运行的。一颗迎面而来的直径为05毫米的金属微粒,足以戳穿密封的飞行服;人们肉眼无法辨别的尘埃(如油漆细屑、涂料粉末)也能使宇航员殒命;一块仅有阿司匹林药片大的残骸可将人造卫星撞成“残废”,可将造价上亿美元的航天器送上绝路。
在人类太空史上,太空垃圾造成的事故和灾难屡见不鲜。
1983年,美国航天飞机“挑战者”号与一块直径02毫米的涂料剥离物相撞,导致舷窗被损,只好停止飞行。
1986年,“阿丽亚娜”号火箭进入轨道之后不久便爆炸,成为564块10厘米大小的残骸和2300块小碎片。后来,这枚火箭的残骸使两颗日本通信卫星“命赴黄泉”!
1991年9月15日,美国发射的“发现者”号航天飞机差一点与前苏联的火箭残骸相撞。当时“发现者”号与这个“不速之客”仅仅相距274千米,幸亏地球上的指挥系统及时发去警告信号,它才免于“丧生”。
据计算,目前太空轨道上每个飞行物发生灾难性碰撞事件的概率为37%,发生非灾难性撞击事件的可能性为20%。以此计算,今后将每5~10年可能发生1次太空垃圾与航天器相撞事件,到2020年将达到2年1次。