宇宙中 50 萬個太空垃圾怎解?中國、NASA 科學家要用「雷射」消滅垃圾

太空垃圾已經讓地球上空變成垃圾場。
太空垃圾已經讓地球上空變成垃圾場。

【我們為什挑選這篇文章】中國衛星「天宮一號」預計今年 4 月墜落地球,殘骸落點包含台灣,引起恐慌。但更多的廢棄衛星仍在我們頭上盤旋,彷彿大型垃圾場。(責任編輯:楊采翎)

太空垃圾已經讓地球上空變成垃圾場,並影響正常衛星運作,各國提出雷射、特殊清掃衛星等解決方式,或是強迫未來衛星都要有自行返回地球毀滅的機制,不過在成本考量下,都還未付諸實行。

何謂太空垃圾?

自從 1957 年蘇聯發射第一顆人造衛星史普尼克 1 號後,太空垃圾(orbital debris)的數量便隨著世界各國太空任務的進行而逐年增加。2008 年,歐洲太空總署地面控制中心公布的電腦模擬圖像顯示,太空垃圾已經讓地球上空變成大型垃圾場。

根據美國太空監測網(U.S. Space Surveillance Network)統計,直徑大於 10 公分的地球軌道天體約有 2 萬 2000 個,僅 1000 個是還在運作中的太空船或衛星,其餘都是太空垃圾,如果連直徑 1 公分到 10 公分的碎片算進去,總量則高達 50 萬個。

太空垃圾是已無任何用途的人造天體 ,包括已除役的衛星或太空船等,有的十分巨大,有的則因為互相碰撞變成小碎片,散布在茫茫太空,而且有逐漸增加的趨勢。

撞擊威脅在太空盤旋,還會自己碎成更多垃圾

「早晚會造成問題」,前國家太空中心主任張桂祥說,中國於 2007 年試驗太空飛彈,以自屬一顆已死的氣象衛星為標靶,炸出不計其數的垃圾;2009 年一顆已死的俄羅斯 Kosmos 通訊衛星,撞壞了美國一顆使用中的銥陣列通訊衛星,自己則碎成一大堆垃圾,都是有名的例子。

國家太空中心副主任余憲政告訴中央社記者說,太空垃圾的軌道高度愈高,待在地球軌道上的時間就愈長,有的要數年,有的甚至要一世紀才會墜毀。雖然多數太空垃圾通過大氣層時就會燃燒殆盡,不會有明顯危害,不過,對於運行中的衛星就是很大威脅,就算小如螺絲的碎片,高速撞上也能對衛星造成損害。

太空垃圾減量不易,費用難以估計

張桂祥透露,2016 年 8 月 19 日光榮退役的福爾摩沙衛星二號(福衛二號)就曾收到美國太空監測網示警,有太空垃圾靠近,但如果評估撞擊的機率在萬分之一以下,太空中心就僅會持續監測,否則移動衛星軌道會太耗費燃料。

針對如何讓太空垃圾減量,余憲政說,中國科學家曾提出在低地軌道(LEO)部署太空雷射站, 用雷射光掃除太空碎片 日本則構想發射清掃衛星去清除太空垃圾 ,藉由母艦運送子艦到太空垃圾附近後,母艦把子艦推出去黏著在太空垃圾上並帶入大氣層燒毀。

美國國家航空暨太空總署(NASA)科學家曾經考慮利用地面雷射減緩太空垃圾碰撞的機會 ,採用百萬瓦級高功率雷射,使太空垃圾一部分表面汽化,讓太空垃圾因反作用力離開減少碰撞的機會,最後這些太空垃圾會與地球大氣摩擦焚毀。

由於清理太空垃圾的費用難以估計,余憲政坦言,台灣現階段只能專注在自主衛星研發、升空及後續營運等工作,不太可能規劃清掃太空垃圾任務,不過,國際太空聯盟(International Astronautical Federation,IAF)曾提過希望 2025 年開始,發射到太空的衛星具備回收功能,可以自行返回地球墜毀,以「不讓太空垃圾增加」的目的,他認為現有技術比較有可行性。

余憲政指出,已經退役的福衛一號、二號目前都留在太空,變成太空垃圾,其實只要在衛星電力、燃料沒有故障、用盡前,就能透過遙控方式讓衛星自行墜毀地面。

余憲政表示,未來的福衛七號,甚至正運行的福衛五號,都可以利用這種方式避免成為太空垃圾,不過,代表要縮短服役年限,才能確保衛星在正常狀態下墜毀,等於要提前汰換,經費上仍是問題,未來會依據國際情勢及實際狀況決定是否採用這種自毀機制。

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(本文經合作夥伴 中央社 授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為 〈太空垃圾影響人造衛星運作 各國提辦法 〉,首圖來源:PIXABAY, CC Licensed。)

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