想象把空間站比作海上的一艘大型郵輪。
被動(dòng)防護(hù)像船體加厚的鋼板,能抵御小碎石彈;主動(dòng)規(guī)避像雷達(dá)提示有漂浮廢棄船只,指揮員調(diào)整航向避開;而在海面上若漂浮大量碎船殘骸,海運(yùn)將變得異常困難,保險(xiǎn)費(fèi)用上升,貿(mào)易與旅行都受影響。
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同樣的道理在太空中成立:碎片越多,軌道越擁擠,商業(yè)與科研活動(dòng)的門檻隨之提高。
公眾角度的風(fēng)險(xiǎn)溝通建議
向公眾解釋時(shí),重視透明與可比信息。
例如用汽車碰撞速度、TNT當(dāng)量或常見日用品來做參照,幫助非專業(yè)讀者建立直觀印象;強(qiáng)調(diào)“概率管理”而非“零風(fēng)險(xiǎn)”理念,說明為何每一次規(guī)避都是在權(quán)衡代價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)后作出的選擇;同時(shí)介紹政府、科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)在碎片監(jiān)測和清理方面正在開展的工作,以降低不必要的恐慌。
在一個(gè)普通的夜晚,許多人仰望星空,想到的可能是浪漫、未知與科技的美好。
但其實(shí)在看不見的軌道上,有一場“金屬風(fēng)暴”悄然進(jìn)行,它不是來自外星,而是人類自己制造的垃圾。
這些垃圾從尺寸上看,有的像米粒,有的像籃球,而它們的速度遠(yuǎn)超過任何高速公路上的車流:在軌道上,速度常常達(dá)到每秒七八千米,彼此相遇的相對速度還可能更高。
為什么這些小東西危險(xiǎn)
把速度想成“損傷放大器”。
在地面上一塊小石子扔到窗玻璃上可能只是留下刮痕,但在軌道上,速度極高的碎片碰到薄壁航天器時(shí),會(huì)把能量瞬間釋放在一個(gè)小點(diǎn)上,引發(fā)穿透、破裂甚至設(shè)備失靈。
工程師用“惠普爾防護(hù)”來防范——想象給航天器套上幾層不同材料的外衣,外層把碎片打成粉,后面的層把粉末和能量分散,最后主艙壁承受更小的沖擊;但這只能擋住部分碎片,超過一定尺寸的碎片仍需靠避讓。
監(jiān)測和避讓就像機(jī)場雷達(dá)與跑道調(diào)整。
地面的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)持續(xù)跟蹤已知大塊碎片與航天器軌跡,當(dāng)有潛在的相撞風(fēng)險(xiǎn)時(shí),控制中心會(huì)計(jì)算概率并在必要時(shí)下達(dá)點(diǎn)火變軌指令。
對空間站來說,每一次變軌都要消耗燃料、調(diào)整任務(wù)并帶來新的風(fēng)險(xiǎn),但比起可能發(fā)生的破壞,這些代價(jià)通常是值得的。
歷史上有兩個(gè)典型時(shí)刻提醒人類注意這一問題:一是某國進(jìn)行的反衛(wèi)星試驗(yàn),它摧毀了一顆衛(wèi)星并產(chǎn)生大量碎片;二是2009年兩顆在軌衛(wèi)星相撞,產(chǎn)生了數(shù)千片可追蹤殘骸。
這些事件不是孤立的,而是讓軌道環(huán)境的“垃圾密度”逐步上升,推動(dòng)了學(xué)術(shù)界與工程界對“在軌清理”技術(shù)的研究。
有哪些清理方法
可以把它們想象成“太空垃圾回收箱”的不同工具:用激光像在遠(yuǎn)處吹走灰塵;用網(wǎng)兜在附近直接捕捉大塊殘骸;用機(jī)械臂去抓取并控制失控衛(wèi)星,再把它拖入大氣層自燃;還有用帶有電纜的拖船通過電磁力改變目標(biāo)軌道。
這些方法各有利弊:激光對小碎片有潛力但需要巨大能量和精確指向;機(jī)械抓取對大型目標(biāo)有效但對目標(biāo)確定性與成本要求高;法律問題也很復(fù)雜——在軌物體通常有明確所有權(quán),擅自“回收”可能觸發(fā)國家間糾紛。
從經(jīng)濟(jì)角度看,碎片問題并非純技術(shù)問題。
高碎片密度會(huì)提高衛(wèi)星運(yùn)營成本、增加保險(xiǎn)費(fèi)用、甚至影響通信與導(dǎo)航服務(wù)的穩(wěn)定性。
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對企業(yè)而言,多次避讓或應(yīng)急修復(fù)會(huì)縮短衛(wèi)星壽命并影響回報(bào)。
對全社會(huì)而言,若軌道變得不安全,未來的氣象觀測、導(dǎo)航定位、應(yīng)急通信等基礎(chǔ)服務(wù)都可能受影響。
面對這一挑戰(zhàn),需要技術(shù)與治理同時(shí)發(fā)力。
技術(shù)上,要繼續(xù)提高態(tài)勢感知能力、優(yōu)化防護(hù)結(jié)構(gòu)、推進(jìn)清理技術(shù)的試驗(yàn)與商業(yè)化。
治理上,要推動(dòng)國際間關(guān)于發(fā)射、在軌操作與退役處置的共識(shí)和約束機(jī)制,明確責(zé)任與信息共享規(guī)則。
公眾也應(yīng)當(dāng)理解,這是一個(gè)需要長期投入與國際合作的問題,而非一朝一夕就能解決的危機(jī)。
最后回到“神舟二十號疑似撞擊”這類事件:它們是提醒,也是機(jī)遇。
提醒的是,軌道環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)真實(shí)存在;機(jī)遇是,通過每一次事件的調(diào)查、數(shù)據(jù)共享與工程改進(jìn),整體防護(hù)與應(yīng)對能力會(huì)不斷提升。
守護(hù)星空,不只是科學(xué)家的事,也是每個(gè)關(guān)心未來生活質(zhì)量的公民與政策制定者需要參與和支持的共同事業(yè)。
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