太空垃圾
北美空防司令部資料中所顯示的太空垃圾分佈。圖片來源:Yeus

在宇宙中的國際太空站(International Space Station)中,有 7 名太空人,分別是:4 名美國人、1 名德國人及 2 名俄羅斯人正執行任務。他們在 15 號這天,突然被叫醒,被告知太空站有可能被太空殘骸擊中,正處於黃色警戒狀態,需要在短時間內穿好太空裝,到太空船上避難。

太空垃圾

國際太空站。圖片來源:nasa

這是怎麼一回事?鏡頭回到地表上的俄國,他們發射了一枚反衛星飛彈,射向太空中一顆在 1982 年蘇聯時期就存在的訊號情報衛星,名為宇宙 1408 號(Kosmos-1408)。該衛星已經報廢數十年,如今被飛彈擊中後,製造出上萬片太空碎片,這些碎片將有可能以極高速撞擊國際太空站。

醒來的太空人採取「安全庇護」警戒程序,趕緊換上太空裝、關閉太空站艙門,於美東凌晨 2 點搭著乘龍號(Dragon)和聯合號(Soyuz)太空船避難,若情況太危險,他們將得返回地球。

幸好最後這些太空人在太空船上只停留 2 小時,但國際太空站目前仍於每 90 分鐘靠近或穿越一次碎片雲團。

以上這些緊急情況,不是哪部好萊塢科幻電影,而是在 15 號發生的真實事件。

事發當時太空人與美國德州休士頓航太總署太空中心(NASA Space Center)任務指揮中心(Mission Operations)的對話片段:

太空碎片垃圾攸關人命,美國向俄國憤怒抗議

事發之後,美國官方非常生氣,美國太空司令部(US Space Command)表示,俄國該反衛星飛彈,或稱為「DA-ASAT」導彈,「已在軌道中製造出 1500 個以上的可追蹤碎片,還有數十萬個較小的軌道碎片,現已威脅到所有國家的利益。」

你或許會覺得,不過就是碎片,撞一下太空站不礙事。的確,碎片不大,但是速度飛快!每秒超過 8 公里,比手槍子彈快 7 到 8 倍。為了避開它們,必須提前很久預測,以決定因應措施。

美國政府指出,他們事前沒有獲得俄方告知將進行反衛星飛彈測試,並批評俄國此舉為「魯莽且危險的行動」,不會容忍這種讓國際利益承擔風險的行為。

美國太空司令部司令長迪金森(Gen. James Dickinson)說:「俄國此舉顯示他們漠視國際太空區域的安全、人身安危、局勢穩定與永續性。俄國 DA-ASAT 導彈導致的碎片在未來好幾年會持續對外太空的活動產生威脅,讓衛星和太空任務暴露於風險中,迫使更多迴避衝撞任務得執行。太空任務攸關我們的性命,(俄國的)這類行為非常不負責任。」

美國國防部發言人柯比(John Kirby)表示美國正嚴密監測俄國想要發展的各種能力,不管是會對美國還是其他航太國家產生威脅。「我們已經清楚表達,希望有個太空規範,能夠讓所有航太國家盡責、守規矩。」

俄國方面如何回應?俄羅斯軍方發表聲明指出:「俄國國防部成功進行測試,摧毀了俄國太空飛行器 Tselina-D。」他們表示此次計畫為增強防禦能力,但否認該測試具危險性。「美國政府肯定知道,依照試驗時間和軌道參數,測試結果產生的碎片沒有、也不會對太空站、太空船與太空活動構成威脅。」

太空中的垃圾,與地表上的人們息息相關

別以為這些太空垃圾只關係到太空人,也跟在地球生活的你我有關。美國政府強調俄國此次測試所產生的長期風險,以及對全球性經濟的後果;它會影響到人們使用電話、寬頻、氣象預報、與銀行設備這類金融相關的 GPS 定位系統、機上娛樂以及衛星廣播電視等服務。

除此之外,太空垃圾也直接關係戰爭。由於現代軍事依賴衛星進行情報蒐集、導航以及通訊,反衛星系統將能在國際衝突期間威脅到敵軍的命令與控制系統。美軍近年越來越仰賴衛星決策地球上的軍事行動,包括以雷射或衛星來發射與監控導彈等。

美國國防部發言人柯比表示:「俄國公開聲稱他們正在防止外太空變成戰場,但同時莫斯科不斷發展和佈署空中和地表能力,弱化美國所依賴的太空系統,武裝化太空。我們已經準備好嚇阻任何侵略,面對太空中的敵意行動,我們會守衛國家與盟友。」

反衛星飛彈行動不只這一次

其實很多國家擁有自己的反衛星系統。美國和俄國(以及先前的蘇聯)在 50 年代發展相關武器,在 1985 年美國從 F-15 戰鬥機發射導彈,摧毀了 Solwind 衛星。

2007 年,中國也曾試射反衛星飛彈,命中「風雲 1C」氣象衛星,產生約 3500 塊碎片。該部份碎片還在上禮拜(12 日)接近國際太空站,幸而太空人點燃火箭,升高太空站軌道,才避免碰撞。

美國在 2008 年再次擊毀自己的衛星,但是高度比中國和俄國來得低,也因此撞擊後的碎片會在大氣層中快速燒毀,不會停留在太空中造成威脅。2019 年印度也進行測試,一樣採用低軌道策略,產生了 200 片以上的可追蹤碎片。

人類在太空活動已經近 65 年,產生了很多太空殘骸,目前有將近 1 萬噸的硬體在軌道上,有些仍使用中,但大部分已廢棄。

航太單位每天都得追蹤約 3 萬片太空碎片,但這些都只是大到足以追蹤的。另外也有小於 1 公分的碎片,這類大小的碎片數量竟高達 3 億片。更糟糕的是,這些小碎片也以幾公里的秒速在太空奔跑中,如果擊中任何進行中的太空任務,將造成巨大傷害。

太空垃圾這麼多,怎麼掃?

這麼多碎片怎麼辦?目前多個國家已在測試清理太空垃圾的方式。

瑞士科學家在 2012 年啟動「清潔太空一號」(CleanSpace One)衛星計畫,讓衛星環繞地球的過程中,收集軌道上的太空垃圾,然後攜帶垃圾返回地球,垃圾會在大氣層焚毀。

2016 年,日本發射「鸛」號貨運太空船,在為國際太空站運送物資時,測試清除太空垃圾技術。太空船飛行途中會放出一條金屬繩索,使其吸附太空垃圾,同時向其放電,讓其減速;垃圾降速到低於圍繞地球旋轉所需的速度後,便墜入大氣層燒燬。

歐洲 2018 年從國際太空站部署了「RemoveDEBRIS」衛星,該行動會發射鋼筆大小的「太空魚叉」,擊碎較大的太空垃圾,再用網子捕捉碎片,讓碎片減速、脫離軌道,並墜入大氣層自行焚毀。

「RemoveDEBRIS」測試魚叉射擊金屬板畫面:

「REMOVEdebris」任務網羅碎片的畫面:

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參考資料

guardianbbc中央社bbc

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