天文太空

蔓延太空的垃圾問題

神秘的撞擊聲喚起人們正視太空軌道上殘骸的威脅

撰文/史考特(Phil Scott)
翻譯/邱淑慧
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天文太空

蔓延太空的垃圾問題

神秘的撞擊聲喚起人們正視太空軌道上殘骸的威脅

撰文/史考特(Phil Scott)
翻譯/邱淑慧
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去年11月,太空人卡雷利(Alexander Kaleri)在國際太空站上工作時,聽到巨大不明聲響。他認為那聲音應該不是太空站機械運轉不順所引起,比較像是由太空站的外部傳來。今年4月,太空站人員也報告聽到類似的金屬撞擊聲。美國航太總署(NASA)懷疑,這些聲響很可能來自太空廢棄物對太空站的撞擊。而這些噪音已使工程師提高警覺,注意軌道上殘骸的威脅,因為它們造成的災害將和飛彈一樣。

太空廢棄物的問題可追溯自太空時代的開始。目前所知最古老的巨大廢棄物,是美國在1958年3月17日發射的「先驅1號」衛星。46年後的今天,根據位於科羅拉多州昔安山上,負責監控太空廢棄物的美國太空指揮部統計,軌道上大小超過10公分的物體已經激增到近乎1萬1000件,而其中只有幾百個是運作中的太空船。位於最低軌道的物體以每秒約7~8公里的速度飛行,在這樣的速度之下,僅僅數公釐寬的殘骸造成的撞擊威力,就相當於以高速公路速度飛行的保齡球一樣。

為了預防太空廢棄物造成損害,NASA的工程師在1996年想了一個點子,利用地面雷射使太空廢棄物轉向以避開太空船。雷射會使廢棄物表面部份脫落,產生的些許推力會使該廢棄物偏離原來的軌道。NASA甚至想將雷射裝在國際太空站上,然後就像古老的電動遊戲「小行星」一樣,對那些殘骸開火。「但是沒有人嚴肅地思考這個問題,」休士頓詹森太空中心軌道殘骸計畫實驗室擔任負責人的詹森(Nicholas L. Johnson)解釋,「這雷射要是放置在地面上會是非常大的,此外,它(在國際太空站上)所需的能量,遠超過太空站所能產生。」此外,以我們對這些計畫所認知到的風險而言,花費太高了。

這促使國際太空站的工程師設計一個消極的系統:防禦。詹森表示:「正確來說,國際太空站可是量身訂製了數百個盾牌。」。每個盾牌都有個鋁製外殼,並在外殼與太空艙體間,充填了可防彈的Nextel纖維與Kevlar纖維。這類材質只要10公分厚,就可以使1公分左右、每秒前進10公里的物體完全停止。

對於較大的物體,國際太空站可以直接閃開。太空指揮部能確認出72小時內可能逼近太空站的物體。如果該物體被認為具有相當的危險性,休士頓的任務控制中心,與在莫斯科的控制中心協調確認後,會將國際太空站的軌道調整個幾公里,以減少撞擊的可能性。平均而言,任務控制員每年須這樣移動太空站一次。

去年,太空指揮部在一個地面天線上加裝了一個高頻雷達,使其可以追蹤5~10公分大小的物體。現在,這樣的儀器數量已經高達2000個!太空指揮部期望在幾年內,整個系統能藉由這些儀器而有所提升。但是更小的物體仍然是個問題,詹森說道,「即使是一公釐大小的物體也會造成太空梭關鍵性的損害」,而且它們對於在太空漫步的太空人更是致命的危險。看來,似乎只要繼續有衛星進入軌道,太空廢棄物就會一直構成威脅!

【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2004年第29期7月號】