地球已经被太空垃圾覆盖了？现状不容乐观

　　来源：科学大院公众号

　　在不同的时代，人类总有不同的困扰。波澜壮阔的航天时代也不例外，其中最让人头疼的莫过于太空垃圾。

　　是的，我们把绕地球飞行的无用处的人造物体统一叫做太空垃圾。

　　让开！我密恐要犯了。。。。。。

　　太空垃圾都是什么？

　　（1） 航天发射活动中抛弃的多余负重

　　几乎所有的航天活动都依赖航天发射，在发射中随着燃料的消耗，火箭会将多余的负重逐渐抛弃，比如火箭第一级、助推器、载人火箭的逃逸塔和整流罩，它们都会落回地球。Space-X赖以成名的火箭回收绝技就是针对第一级的。而火箭的第二级、上面级等残骸和未烧完的燃料都将进入轨道，在发射的短短10分钟后就将变成太空垃圾。

　　唉，这真是同箭不同命啊。

　　（2）寿终正寝的卫星们

　　进入轨道的卫星们也有着自己的寿命，最长的通讯卫星也不过10-15年寿命，一旦寿命结束，就留在轨道成为太空垃圾，而且由于燃料使用完毕，会处于完全失控状态。

　　（3）太空垃圾碰撞出的新太空垃圾

　　更恐怖的是，太空垃圾的产生是会逐渐加速的，它们彼此之间还会在轨道发生碰撞，可能比几何级数增长更加夸张。

　　2009年2月10日，铱星系统第33星和俄罗斯Cosmos 2251两颗卫星发生了碰撞，在短短几个月之内，两颗卫星碰撞产生的垃圾几乎覆盖了它们曾经所在的轨道，这些垃圾还有不断碰撞的可能，情况非常不乐观。

　　这让我想起了古文《愚公移山》，“虽我之死，有子存焉；子又生孙，孙又生子；子又有子，子又有孙；子子孙孙无穷匮也”……可怕。

　　（4）可怕的导弹反卫星实验

　　不过，可怕的不只有太空垃圾的碰撞。同样的道理，用导弹攻击卫星也是产生太空垃圾的一个重要原因。由于导弹会有目的性地在一个位置爆破，产生的影响要远远超过卫星的碰撞。

　　目前只有苏联、美国和中国进行过导弹反卫星实验，每次实验都是太空垃圾研究专家们的一场噩梦。

　　太空垃圾可能产生哪些危害？

图 美国洲际导弹防御系统雷达网覆盖图

　　目前，监测太空垃圾最大的信息库来自美国的洲际导弹防御系统雷达网。

　　这些超大相控阵雷达（动辄像足球场那么大），最主要是为了防御曾经来自苏联、古巴（导弹危机）的弹道导弹。冷战之后，这个雷达网依然在发挥作用，现在多了一条军民两用的功能：监控太空中的各种垃圾和卫星。他们的信息是最权威的，而且都对外公开。

 图 太空垃圾增长速度图，可以看出每次的数量剧增基本都来自卫星碰撞和反卫星实验

　　根据这些检测数据，太空垃圾的现状不容乐观。

　　目前估计，绕地飞行的直径小于1厘米的垃圾有1.7亿个，1-10厘米直径大小的垃圾则有67万个，更大直径的垃圾有2.9万个。

　　更加恐怖的是，这些太空垃圾还在不断发生撞击，如果不加控制，数量会继续疯狂增长，它们带来的影响是致命的。

　　要知道，绝大部分垃圾分布在低于500公里的近地轨道上，它们的飞行速度普遍在7000米/秒以上，是狙击步枪子弹速度的7倍左右。在这种强大动能面前，一个最小的碎片和一个较大的卫星造成的杀伤力都会很大。

　　值得庆幸的是，恰恰因为最多的（80%）太空垃圾分布在靠近地面的轨道，这里极其微弱的空气阻力会将它们缓慢拖入地球大气烧毁。

　　地球大气是人类最后一道屏障，它烧掉了99%以上的星际尘埃、陨石和太空垃圾，保护了地球上亿万计生命的安全。迄今为止，地球上还从未发生过因太空垃圾坠落地球而直接伤人的事件。

　　然而，还有一些分布在更高轨道的太空垃圾，这些垃圾基本上就很难被销毁了。

　　特别对于处在地球上空35786公里高的地球静止轨道，这里聚集了人类几乎所有的通讯卫星，它们也产生了很多卫星垃圾。由于这个高度实在太高，完全没有空气阻力的影响，这些太空垃圾一旦产生，恐怕千万年后都不会消失。

　　而这条轨道又是唯一且最宝贵的轨道，因为只有它同时满足了在赤道上空（0度轨道倾角）和35786公里的轨道高度两个条件，能满足与地球自转相同的24小时轨道周期，实现同步/相对静止。

　　这样看来，这条轨道是不可替代的稀缺的轨道资源。因此全世界都在抢发这个轨道上的通讯卫星以占住资源（国际原则是先发先占），但这条轨道目前已经深受太空垃圾的影响。

图 国际空间站的Cupola观景台和裂纹放大图

　　2016年4月，一块极小的太空垃圾碎片击中了国际空间站上的Cupola对地观景台玻璃，造成了一个直径7毫米的裂纹。在国际空间站20年的运行时间里，由太空垃圾造成的伤痕可谓时有发生，