太空垃圾的个头虽小，但却带来大麻烦。2014年，国际空间站不得不3次变轨，以避免遭到太空碎片，也就是太空垃圾的撞击。除了空间站外，太空垃圾也对轨道中造价昂贵并且对我们至关重要的卫星构成威胁。太空垃圾的问题究竟有多严重？我们又当采取何种措施应对这种威胁？

　　 自进入太空时代以来，人类已进行了5000多次发射，致使 地球轨道越发拥挤 轨道越发拥挤

　　轨道越发拥挤

　　在应对和解决全球健康、饥饿、贫困、教育、能源安全、气候变化等问题以及降低灾难风险方面，越发成熟的太空基础设施做出了很大贡献。不幸的是，由于我们对卫星的依赖度不断提高以及长久以来认为“太空非常巨大”，太空环境不断恶化。自太空时代开始以来，人类已经进行了5000多次发射，大量地球观测卫星、通讯卫星以及其他卫星被送入太空，致使“太空交通”越发拥挤。

　　现在，美国太空监测网正对数万块个头超过网球的太空垃圾进行追踪。据估计，尺寸不到1厘米的太空垃圾数量达到1亿。由于时速可达到惊人的1.7万英里（约合每小时2.7万公里），每一块这么大的太空垃圾都足以破坏甚至摧毁我们依赖的卫星。

　　美国建造了一个传感器网路，包括座落于夏威夷的3.67米口径望远镜（如图），用于追踪卫星和太空碎片

　　可怕红色会合

　　太空垃圾问题造成的最明显“症状”恐怕就是国际空间站经常进行碰撞避免机动。随着太空垃圾的不断增多，空间站进行防撞机动的频率越发频繁。一旦探测到太空垃圾的时间过晚，无法通过机动进行避让，空间站便会拉响警报，提醒宇航员采取紧急措施。空间站上的系统为宇航员提供至关重要的生命支持，但同时也非常脆弱，在碎片撞击面前显得不堪一击——真空中的加压舱被撞破之后就像气球一样。

　　所谓的“红色会合”是指一块太空碎片与空间站之间的距离近到对其构成威胁的程度。最近的一次红色会合发生在今年的7月17日，威胁者是一颗俄罗斯卫星的碎片。这一次的红色会合再一次说明太空垃圾威胁不断升级。通过好莱坞大片《地心引力》，观众身临其境地感受到空间站上的宇航员听到“红色会合”警报时内心的焦虑。

　　在空间站所处的高度，太空垃圾的数量较少。在更高的高度，太空垃圾的数量也随之增多，在这些高度运转的只有卫星。在帮助我们了解地球方面，这些卫星发挥着不可估量的作用。随着数量的不断增多，太空垃圾实现“自维持”的几率也不断提高。所谓的“自维持”是指因相互碰撞新增的太空垃圾数量超过因大气阻力导致的自然衰减而消失的垃圾数量。2009年2月，2颗较小的卫星在西伯利亚上空“撞车”，产生大约2000块可被追踪的新碎片。这些碎片中，很多仍逗留在轨道并且经常在其他卫星附近穿过。

　　由于探测到一块太空垃圾的时间太晚，已来不及进行防撞机动，国际空间站上的宇航员被迫躲进“联盟”号飞船

　　数说太空垃圾

　　尺寸1到10厘米的太空垃圾达到50万块

　　尺寸10厘米以上的太空垃圾超过2.1万块

　　尺寸不到1厘米的太空垃圾超过1亿块

　　绝大多数太空垃圾与地球表面的距离不到2000公里

　　距地面750到800公里之间的太空垃圾密度最大

　　太空垃圾的移动速度达到每小时17500英里（约合每小时28163公里）

　　只有7%的太空垃圾是仍在运转中的卫星

2007年，一块太空碎片在“奋进”号航天飞机的散热板上撞出一个洞

　　凯斯勒综合症

　　自维持碰撞活动是影片《地心引力》的另一大看点。这种活动被称之为“凯斯勒综合症”，以美国宇航局科学家唐·凯斯勒（已退休）的名字命名。1978年，凯斯勒与同事伯顿·考尔-帕莱斯描述了这一过程。凯斯勒综合症真实存在，但经常被夸大。

　　太空垃圾数量增长的失控以及重要卫星的损失促使科学家寻找各种方式，消除太空垃圾。如果我们能够扫清存在威胁的太空垃圾，我们便可缓解甚至避免凯斯勒综合症。然而，这并不是一项简单的任务，不仅需要研发新技术，同时还需要制定新的法律以及巨大的资金支持。

　　在清除太空垃圾方面，欧洲航天局走在世界前列。他们正在执行一项名为“脱轨”的任务，目标是“消灭”轨道中的一颗大型欧洲卫星。这是一项雄心勃勃的任务，无数新技术被研发出来并进行评估，其中包括空中客车防务及航天公司的英国工程师提议的一种基于鱼叉的解决方案。当然，这绝非一项没有风险的任务，然而一旦取得成功，便可让整个世界意识到如果政治、法律和财政方面的问题得以解决，利用技术手段解决太空垃圾问题的可能性是存在的。“脱轨”任务将在2016年遭遇关键性挑战。一方面，它的系统需要接受评估；另一方面，欧航局部长级理事会将就是否批准这项任务和拨款以继续推进这项任务展开讨论。

2013年好莱坞大片《地心引力》剧照，由女星桑德拉·布洛克领衔

　　追踪系统

　　小到3毫米的太空垃圾可以被地面雷达探测到；

　　尺寸小于1毫米的太空垃圾可以通过分析返航飞船表面遭受的撞击进行评估——仅限于距地高度不到600公里的太空垃圾；

　　美国空军太空垃圾监视网当前对2.1万块尺寸超过10厘米的太空垃圾进行追踪；

　　美国联邦政府投入近10亿美元研制一种新型太空垃圾追踪装置——“太空栅栏”雷达系统，能够追踪20万块尺寸更小的太空垃圾。

令航天机构感到担忧的是，低成本小卫星数量的暴涨将加剧太空垃圾问题

　　小卫星乃未来方向？

　　面对不断加剧的太空垃圾问题，一个旨在让太空开发利用发生革命性变化的新产业也随之浮出水面。这个新产业就是小卫星。现在，很多小公司和创业公司——尤其是后者——正用事实证明预算低并不一定意味着作用和影响小。以旧金山的“行星实验室”公司为例，这家公司利用所谓的“立方体卫星”重新定义地球成像市场。他们的Dove卫星尺寸不及一个公文包，但却能拍摄用于多种用途的高分辨率地球照片。包括SpaceX和OneWeb在内的其他公司也纷纷研制大型低成本小卫星群。

　　一个超恶问题

　　对小卫星的无所不在可能导致的长期后果以及太空的快速商业化，航天机构产生忧虑。尤让他们担心的是，在轨卫星数量的暴涨将大幅提高防撞机动的频率，加剧凯斯勒综合症。2014年，安全世界基金会技术顾问布莱恩·维登将太空垃圾称之为一个“超恶问题”。在他看来，解决这个问题面临独特挑战，因为留给我们的时间不断流失，没有一个中央权威机构提供指导或者支持，试图解决这个问题的人同时也是这个问题的制造者，解决方案可能要留给后代寻找。

　　解决这个“超恶问题”的关键性第一步是壮大为降低这一风险提供支持措施的队伍规模。令人感到欣慰的是，无论是太空探索领域的老人还是新手都意识到需要采取措施降低其太空活动的负面影响。包括“行星实验室”和OneWeb在内的公司也公开承诺力求解决太空垃圾问题。不过，我们仍有大量工作去做，才能完全了解这个问题，研发相关技术，消除法律和政治障碍以及提高意识。换句话说，凯斯勒综合症仍旧是一个长期存在的威胁。