超过6600吨的太空垃圾漂浮在地球轨道上

摘要：过去几十年来，我们向太空发射了如此多的卫星，以至于现在我们面临着巨大的轨道垃圾问题。欧洲航天局（ESA）在其《年度空间环境报告》中指出，目前有超过6600吨的太空垃圾漂浮在近地轨道（LEO），距离地球表面100至1200英里（160至2000公里）处。

过去几十年来，我们向太空发射了如此多的卫星，以至于现在我们面临着巨大的轨道垃圾问题。欧洲航天局（ESA）在其《年度空间环境报告》中指出，目前有超过6600吨的太空垃圾漂浮在近地轨道（LEO），距离地球表面100至1200英里（160至2000公里）处。

碎片可能从卫星等航天器上脱落，并在轨道上分解成微小但危险的碎片

根据美国国家航空航天局（NASA）的数据，这一数字高于2023年估计的6000吨。这是一个几乎看不见却又巨大的问题，因为“我们依赖卫星作为日常生活的信息来源，从导航、电信、服务到地球观测，甚至包括国防和安全，”欧空局局长约瑟夫·阿施巴赫尔表示。

太空垃圾由各种各样的零碎物品组成。有些是有效载荷（例如运行中的卫星或校准仪器）在太空中爆炸或与其他有效载荷碰撞时产生的。还有一些是在有效载荷运行过程中故意释放的物品，例如光学仪器的盖子或宇航员工具。火箭体，即运载火箭的轨道级，以及整流罩和发动机，也加剧了这个问题。此外，还有一些在轨解体事件（例如碰撞、爆炸以及航天器的磨损）产生的碎片。

从地球同步轨道外看到的太空垃圾群示意图 - 低地球轨道上的碎片云也清晰可见（未按比例绘制）

即使是直径只有一毫米的微小太空碎片，也能对航天器和卫星造成重大损害。欧空局清洁空间办公室首席工程师蒂亚戈·苏亚雷斯表示：“一厘米大小的碎片拥有与手榴弹相当的能量。”

现在想想，目前至少有120万个尺寸大于1厘米（0.4英寸）的太空垃圾物体正在绕地球轨道快速移动。每一个这样的物体都可能与其他物体相撞，并有可能在连锁反应中产生数百块碎片，我们称之为凯斯勒效应。

此外，欧空局的碎片建模软件工具 MASTER显示，在距地球约 340 英里（550 公里）高度的低地球轨道范围内，碎片的数量大致与活跃卫星的数量相同。

自太空时代开启以来，物体的数量及其总质量和面积一直在稳步增长，导致运行有效载荷与空间碎片之间发生非自愿碰撞。由于小型化和大型卫星星座的推动，日益增长的空间交通进一步加剧了产生松散碎片的可能性。2024年发生了几起重大碎片事件，以及几起较小的碎片事件。这导致一年内物体数量大幅增加，至少有超过3000个新追踪到的物体。

目前，尚无国际空间法要求清理低地球轨道上的碎片。然而，包括欧空局在内的各航天机构和行业机构都制定了关于减少碎片产生的指导方针和建议。这些指导方针和建议包括航天器设计方面的考虑，例如：

防止释放与任务相关的物体（如镜头盖和部署机制）

使用可最大限度降低操作期间和操作后碎片风险的材料和组件

采用不会产生碎片的可靠部署机制

设计航天器结构以最大程度地减少因内部能量源而解体的可能性

在原始设计中纳入报废处理能力

在任务结束时创建钝化系统来中和能源（电池、推进剂）

设计可在重返大气层时完全燃烧的航天器

欧空局计划于2028年使用ClearSpace-1碎片清除航天器将手提箱大小的PROBA-1卫星（用于技术演示）从轨道上移除。该航天器由瑞士ClearSpace公司制造，重约112公斤，可以用四个“爪子”抓取太空垃圾。总部位于东京的Astroscale公司也提供碎片清除服务。这两家公司都已与英国航天局签订合同，负责在明年之前移除一批已停止运行的英国卫星。