美国空间碎片监测网升级带来的是（越来越多的太空垃圾可能会击落卫星 空间站宇航员-）

本文目录

• 越来越多的太空垃圾可能会击落卫星 空间站宇航员-
• 美国一卫星在轨道上解体，碎片会对中国空间站带来危险吗
• 太空碎片的数量呈什么数量增长
• 太空碎片目前直径大于10厘米的太空碎片有多少个
• 新的调查发现75%以上的空间碎片的状况未被探明
• 太空碎片碰撞的危险应该如何规避
• 1厘米大小的太空碎片垃圾会对正在运行的航天器产生什么影响
• 空间碎片和空间碎片的危害
• 哪些意义空间碎片减缓技术是一种怎样的技术
• 太空碎片将威胁到我们继续利用近地空间造福人类的利益

越来越多的太空垃圾可能会击落卫星 空间站宇航员-

2021 年 11 月 15 次日上午，国际空间站上 7 名宇航员带来了这个消息。美国航天局美国宇航局 (NASA) 很担心。车站直接放大到一个突然变得危险的区域，到处都是垃圾。碰撞可能会损坏航天器。这可能会威胁到里面每个人的安全。美国宇航局警告宇航员躲避。

宇航员关闭了国际空间站各部分之间的舱口并爬上了逃生船。然后他们开始静静的等待。幸运的是最后他们顺利通过了该地区。。

很快，所有这些碎片的来源就会被揭露。当天早些时候，俄罗斯政府发射了一枚火箭炸毁了一颗大型卫星。自 1980 年代以来，这颗卫星就没有工作过。这次发射是在测试一种新的导弹技术。

当导弹完成任务时，爆炸创造了一个“碎片场”。破碎的卫星洒满了大约 1500 块垃圾，这些垃圾大到可以用望远镜观察和追踪。它还生产了数十万件小件。即使是一小块也可能在国际空间站的外部撕开一个洞。来自这颗卫星的威胁可能会持续数年，甚至数十年。

太空垃圾以每秒 8 公里（5 英里）的速度在地球周围疾驰。撞击的速度可以达到每秒 15 公里，或者是子弹的地方地方 10 倍。美国宇航局的科学家估计，一块大理石大小的碎片可以撞到另一个物体，其力量相当于一个以每小时 483 公里（300 英里）的速度行驶的保龄球。

国际空间站每 93 分钟经过同一地点，因为它环绕地球。在 11 月中旬的那天，船上的每个人都担心会受到影响。但这不是太空垃圾的第一次或最后一次威胁任务。爆炸促使美国宇航局取消了计划于 11 月 30 日进行的太空行走。载有三名宇航员的中国空间站因为俄罗斯卫星不得不改变航向。就在爆炸前三天，国际空间站改变了轨道，以避免与一颗老旧、故障卫星留下的太空垃圾相撞。12 月 3 日后，国际空间站再次改变航向，以避免来自另一颗故障卫星的碎片。

太空垃圾是一个日益严重的威胁。事实上，这些垃圾“现在是研究太空交通管理的人最关心的问题，”Pat Seitzer 说。他是密歇根大学安娜堡分校的天文学家。他使用望远镜和计算机来研究轨道碎片。

“我们自己制造了这种风险，”Don Pollacco 说。幸运的是，他补充说，“我们可以采取一些措施来阻止它成为风险。” 作为英格兰华威大学的天文学家，波拉克负责新的空间领域意识中心。那里的科学家专注于离地球最近的外太空环境。他警告说，碎片问题威胁着太空交通的未来。

“如果你不处理它，它迟早会赶上来，”他说。“你不能永远忽视它。”

欧洲航天局 (ESA) 估计，目前约有 36,500 块大于 10 厘米（4 英寸）的碎片绕地球运行。大约有 100 万件直径在 1 到 10 厘米之间。在太空附近还有超过 3 亿件更小的垃圾。科学家使用雷达来追踪最大的碎片。最小的？它们太小而无法精确测量。

1957 年 10 月 4 日，苏联向太空发射了第一颗人造卫星——人造卫星 I。从那时起，世界各地的政府、军队和公司又派出了数万颗卫星。仅在 2020 年，就有 1200 多颗新卫星进入太空——比以往任何一年都多。欧空局估计，在送入太空的 12,000 多颗卫星中，大约有 7,630 颗仍在轨道上。只有大约 4,800 人仍在工作。

几十年来，空间碎片一直在增长。其中大部分位于科学家所说的低地球轨道或LEO。这意味着它在地球表面上方约 1,000 公里（620 英里）的轨道上运行。国际空间站也在近地轨道上。

空间碎片包括大型物体，例如用于将卫星送入太空的火箭碎片。它还包括诸如这些火箭的鼻锥和有效载荷盖之类的东西。还有一些卫星不再工作——或者从一开始就失败了。

一个是 Envisat，这是 2002 年发射的一颗 ESA 卫星。它在执行监测地球气候的任务 10 年后就去世了。至少在接下来的 100 年里，它的尸体可能仍然是一个威胁。

“这是一场等待发生的大车祸，”波拉科担心道。

一些大的粉碎产生了许多已知的空间碎片。2007年，我国发射了一枚导弹，炸毁了它的一颗旧气象卫星。爆炸产生了 3,500 多块大碎片，以及巨大的小碎片云。2009年，一颗报废的俄罗斯卫星与一家美国公司拥有的通信卫星相撞。这次撞击还产生了大量的碎片云。

美国国防部运行着一个太空监视网络。它使用雷达和其他望远镜来追踪更大的碎片。据美国宇航局称，该网络现在跟踪超过 25,000 个大块。当其中一个块与国际空间站相撞的机会大于万分之一时，空间站将移开。近年来，私营公司也开始追踪碎片。

1965 年，宇航员白安迪（化名） 在一次太空行走中丢失了一只手套。其他宇航员丢失了螺丝刀和其他工具。爆炸的电池或燃料箱——有些还有燃料——在轨道上呼啸而过。剥落的油漆、螺母和螺栓的斑点也是如此。以他们移动的速度，一切都很危险。
科学家们看不到像螺栓、螺母和油漆斑点一样小的碎片。相反，他们研究这些在现有卫星上留下的划痕和凹痕。在 2021 年 5 月的一次检查中，宇航员发现国际空间站的机械臂已被空间碎片损坏。手臂仍然可以工作，但它有一个大约 0.5 厘米（0.2 英寸）宽的孔。

哈勃太空望远镜提供了大量来自类似碎片遭遇的数据。在过去的三十年里，宇航员多次访问和修理过望远镜。每次他们在太阳能电池板中发现数百个小陨石坑。这些是与小碎片碰撞留下的。科学家们一直在记录这些影响的模式和发生率。这些数据将帮助科学家们建立计算机模型，不仅可以预测有多少小碎片留在轨道上，还可以预测它们的位置。

密歇根州的 Seitzer 说，对空间碎片的研究证实了这种威胁正在增加。“这是一个真正的问题。” 但他担心人们没有吸取正确的教训。在 2007 年中国炸毁卫星并制造巨大碎片场的事件之后，他认为人们会努力解决太空垃圾问题。“我原以为每个人都会被说服。”

但他们不是。所以问题还在继续扩大。

天文学家担心随着太空垃圾的增加，这些碎片也会干扰望远镜的观测。“如果你得到足够的这些碰撞，你可以照亮夜空，”康妮沃克说。她是位于亚利桑那州图森的美国国家科学基金会 NOIR 实验室的天文学家。

她担心空间碎片和卫星可能会限制对空间的科学研究。那个垃圾可以反射如此多的光，以至于它隐藏了遥远的星星的光芒。目前，科学家们正试图确定空间碎片和未来大量的卫星 星座 可能如何影响望远镜观测。沃克说，对于敏感的天文台，“我们需要一个非常清晰且光污染不严重的天空。”

另一个不太明显的风险是专家称之为“凯斯勒综合症”的风险。1978 年，美国宇航局天文学家唐纳德·凯斯勒（Donald Kessler）查看了有关太空碎片的数据并做出了不祥的预测。他说，最终，LEO 会积累如此多的太空垃圾，以至于可能引发级联。他预计，一次碰撞产生的碎片会导致其他碰撞。这些碰撞产生的碎片会导致更多。还有更多，更多。这被称为凯斯勒综合症或凯斯勒效应。

“我们还没有做到这一点，”Seitzer 说。但他说，除非私营公司、军事行动和航天政府认真对待这个问题，否则这样的级联可能会发生。“即使我们不添加任何其他内容，轨道上现有物体的碰撞也会产生更多碎片。”

一些专家担心，在悲剧发生之前，人们不会认真对待这个问题。

“大多数人都没有遇到过卫星问题，”科学 历史 学家丽莎·露丝·兰德 (Lisa Ruth Rand) 说。她在帕萨迪纳的加州理工学院工作。“如果我们失去了国防使用的卫星，或者有什么东西从太空坠落，人们就会感到害怕。那时太空垃圾就成了问题。”

但不要误会，她说，空间碎片已经对环境造成危害。她不是第一个指出这一点的人。自 1960 年代以来，美国宇航局的科学家就已经警告过污染近地空间的危险。

还有一些公司和科学家正在研究清理混乱的想法。但图森的 NSF 天文学家沃克说，他们需要不同的策略，具体取决于他们正在清理的太空部分。

她解释说，“你走得越高，卫星脱离轨道所需的时间就越长”。LEO 中间的大块碎片可能会被重新导向地球，在大气层中燃烧。

日本公司Astroscale设计了一种航天器，可以磁性“抓住”太空垃圾并将其拖到较低的轨道上，然后从那里坠落并在大气中燃烧。该公司于 2020 年 3 月将两颗卫星发射到太空以测试该技术。

“当涉及到轨道碎片时，有多种方法可以处理这些事情，”汤姆麦卡锡说。他是加利福尼亚州帕萨迪纳市 Motiv Space Systems 的机器人专家。麦卡锡一直在开发可以修复和回收旧卫星的航天器。他说，这种技术可以帮助延长这些卫星的工作寿命。

更远的太空垃圾可能需要不同的策略。地球静止轨道上的大块碎片——大约 36,000 公里（22,000 英里）以上——可以被送到“墓地轨道”。它们将被推进距离地球额外 300 公里（190 英里）的地方，它们将停留在那里，远离它们可能造成任何重大损害的地方。

“卫星可以与地球静止卫星对接或连接，然后将其带到处置轨道并释放，”麦卡锡说。这可能已经在发生。2022 年 1 月下旬，一家名为 Exoanalytic Solutions 的公司监测太空环境，报告了一个奇怪的观察结果。一颗中国卫星飞到一颗大而死的卫星附近，并将其拖到墓地轨道上。

其他专家表示，将卫星从轨道上移除的计划需要纳入飞行器的设计中。这就是 Astroscale 正在做的事情。该公司开发了一个磁性对接站，可以在发射前固定在卫星上。稍后，当它需要修理或拆除时，可以派另一辆车上来收集它。

一个由来自世界各地空间机构成员组成的国际委员会建议所有新卫星都能够在 25 年内自行脱离轨道。有些卫星足够近，可以自然地做到这一点。其他人不是。根据欧空局 2019 年 7 月的一份报告，在那些太高而无法自行脱离轨道的卫星中，只有不到四分之一的人可以将自己降出轨道。

波拉科说，卫星设计师需要在升空之前解决太空碎片问题。但现在，他说，卫星运营商并没有看到问题所在。“清理这些东西符合每个人的利益，”他说。“如果不是，这将成为我们的全部问题。”

美国一卫星在轨道上解体，碎片会对中国空间站带来危险吗

俄科学院凯尔迪什研究所的几名科学家通过航天望远设备追踪发现，一颗代号Galaxy 11的美国通信卫星正在发生崩溃和解体。美国一卫星在轨道上解体，碎片会对中国空间站带来危险吗？

1、事件内容

俄科学家警告称，他们已经发现该卫星开始部分解体，并已经产生了多个小尺寸的“太空垃圾”，这有可能对该轨道上的其他航天器如卫星、载人飞行器等构成重大威胁。不过，目前尚不清楚解体的具体原因，但可能与隔热材料、太阳能电池板等原件的老化有直接关系。如果该卫星继续活动，那么它可能将变成数以百计的碎片进入轨道飞行，成为众多“太空垃圾”的一部分，对其他国家乃至美国自己的航天器都有着重大威胁。

2、碎片会对中国空间站带来危险吗？

这是当然，要知道飞行器一旦出现故障，就会失去控制，自由落体，成为太空中的流浪汉，撞击到哪个国家的卫星，只能自认倒霉。而且爆炸产生的碎片，会像核武器一样威胁更多航天器。时速2万8千多公里的太空垃圾，没有任何航天器能承受的了。像空间站这样的航天器遭受撞击后，不仅航天器会严重受损，里面的航天员也很难生存。国际空间站自发射以来已经做了近30次轨道机动来躲避碰撞。

3、太空垃圾的危害

即使是最微小的空间碎片也会带来危险，像是灰尘大小的颗粒，甚至是干掉的油漆片，都会冲击光学元件和太阳能电池板等难以保护的部件，缩短其使用寿命。一个1公斤重的物体以7.0km/s运行时释放的能量与引爆6公斤TNT炸药相同。

后记：国家正计划利用宇宙飞船收集太空垃圾或设计捕获轨道碎片的设备。为了尽量减少空间垃圾，并使我们能够有效地利用轨道进行未来探索，我们需要在多个方面作出协调一致的努力，以消除现有的空间碎片，并防止今后的碎片产生。

太空碎片的数量呈什么数量增长

太空碎片数量呈指数级数量级增长。根据NASA的统计，地球轨道上有大约4000个运行中或报废的人造卫星和火箭残体，此外还有大约6000个可以看到并跟踪的太空垃圾碎片；而直径超过一厘米的太空垃圾，更多达20万个。

这些物体大多数的运行速度，都在2万公里/小时以上。运行在地球轨道上的这些物体无时无刻不对卫星本身的安全、航天飞机以及国际空间站的安全构成威胁。

探测控制

大一些的太空碎片可以用监测导弹和间谍卫星的系统来进行监测。美国和前苏联的太空检测网络已经登记了1万个太空物体。每天大约有50个雷达、光学或光电感应器要对天空进行大约15万次观察，但是这一监测系统却不能探测到小于10厘米的物体。

直到1984年，科学家才采取取样调查的方法，对这些小物体进行了分析。而德国和美国的科学雷达可以探测到2毫米大小的物体。

尽管发射卫星的数量有所减少，监测技术也有所提高，但消除太空垃圾仍然是一个十分困难艰巨的课题。NASA、国防部和能源部正在研究一项计划，在地面上用激光来去除太空中的小型垃圾。科学家提出如果人类不能积极地控制卫星的数量和消除太空垃圾，那么人类在天空中也会像在地球上一样缺少空间。

太空碎片目前直径大于10厘米的太空碎片有多少个

太空碎片目前直径大于10厘米的太空碎片有不少于2万个。

太空碎片的数量无法确定，但科学家估计，目前直径大于10厘米的太空碎片不少于2万个。如果加上更小的一些碎片，太空垃圾的总数估计超过30万个。

截至2017年底，美国空间监测网在地球轨道上跟踪到了42000个空间物体，而地球轨道中尺度在10cm以上的空间碎片数量大约为23000个；尺度在1cm至10cm的碎片数量大约为70万个。

2021年2月，由上海航天技术研究院主导制定的国际标准ISO20893《航天系统——运载火箭轨道级空间碎片减缓详细要求》发布。

该标准详细界定了空间碎片减缓要求，并就地球轨道运载火箭轨道级的设计和运行提出了建议，对消除在轨末级火箭爆炸或解体的潜在危险、飞行任务完成后留在末级火箭推进剂贮箱和管路中的剩余推进剂采取有效排放措施提出了要求，避免在轨道上解体，减少对保护区域的干扰。

主要危害

太空垃圾一般在高300-450公里的近地轨道上以每秒7-8公里，而在36000公里高度的地球静止轨道上则以每秒3公里的速度高速运动，根据轨道倾角碰撞时的相对速度甚至可以达到每秒10公里以上，因此具有巨大的破坏力。

因此太空垃圾若与运作中的人造卫星、载人飞船或国际空间站相撞，会危及到设备甚至宇航员的生命，据计算一块直径为10厘米的太空垃圾就可以将航天器完全摧毁，数毫米大小的太空垃圾就有可能使它们无法继续工作。而太空垃圾也因此成为了国际问题。

以上内容参考：百度百科-太空碎片

以上内容参考：百度百科-太空垃圾

新的调查发现75%以上的空间碎片的状况未被探明

新近公布的一项调查结果认为人类对高地球轨道上的卫星威胁性碎片的跟踪不够密切。 在地球同步轨道上运行的探测器--地球表面上方大约36000公里(22370英里)的空间区域--负责提供一系列重要的导航、通信和气象服务，可能会受到太小或太暗而不易追踪的碎片的威胁。

人类技术进步的不懈努力，似乎不可避免地要为我们沿途征服的自然环境付出沉重的代价。陆地和海洋到处都是塑料，空中旅行也成为曾经纯净天空的主要污染源。工业化导致栖息地被肆意破坏，现在正从根本上改变着地球的气候。它甚至已经将我们人类的未来置于危险之中。人类现在正慢慢转入自我保护模式，并寻求控制其污染方式。

而所有这些都反映在我们向太空领域的扩张上。自从20世纪50年代我们开始将火箭送入轨道以来，人类制造的垃圾在地球周围乱飞的情况一直在持续加重。

轨道碎片是由老旧的、不复存在的卫星和把它们施放在那里的火箭组成的。它们的大小不一，有的是油漆片，有的是巨大的整流罩。2009年2月，发生了最坏的情况，两颗大型停运卫星--商业铱33号和俄罗斯军方拥有的Kosmos-2251号相互撞击，产生了大量危险的碎片云。

值得庆幸的是，目前航天业界正在制定新的战略来跟踪，并希望有朝一日能使麻烦的碎片脱轨，同时已经制定了指导方针，以减少未来发射的新碎片的涌入。

美国战略司令部拥有最彻底的轨道碎片记录，旗下30多个地面观测站和6颗卫星组成的舰队定期更新信息，战略司令部能够跟踪直径小至1米（3英尺）的高轨道物体，然而，他们的记录还远远不够完整。

新的调查重点是地球上空3.6万公里左右的地球同步空间的碎片，这是英国华威大学和国防 科技 实验室合作的DebrisWatch的一部分。

研究人员寻找小块或不反光的碎片，这些碎片反射的光线很少，因此通常不会被发现。位于摩洛哥海岸外拉帕尔马岛的2.54米（8.3英尺）艾萨克-牛顿望远镜在调查期间收集的图像，通过能够识别和描述潜在碎片碎片的专业软件运行。通过分析翻滚物体的光信号，科学家们能够了解它们的大小、形状和其他表面特性。

在低地轨道上呼啸而过的太空垃圾，由于会受到地球大气层中粒子的阻力导致速度逐渐变慢，最终导致它们脱轨。然而，在地球同步空间的高空，没有大气阻力，因此留在这一区域的碎片很可能会留在那里，随着时间的推移，这可能成为一个严重的问题。

大约95%的碎片估计大小在1米左右或更小，使得它们更难被可靠地监测，未能与美国战略司令部数据库中的已知物体相匹配。调查中发现的所有物体，包括超过1米的物体，发现超过75%的物体是未知的。

发现该问题后，该团队呼吁进行更多的定期调查，旨在找到和描述地球同步轨道上的威胁。新研究的数据将帮助科学家开发和升级用于分析遥远的太空垃圾的光指纹的算法，从而更深入地了解地球外部的威胁，以及它的具体行为。

就目前而言，轨道碰撞仍然非常罕见，尽管国际空间站时不时地不得不转移到一个新的临时轨道，以避免迎面而来的碎片或错误的卫星，就像本周那样。加大对低地轨道内外碎片的观测力度，是使空间更加安全的重要一步。然而，火箭技术的扩散意味着，我们将在今后几十年看到空间垃圾的增加，随之而来的是对重要基础设施卫星的威胁增加。

太空碎片碰撞的危险应该如何规避

太空碎片碰撞的危险应该如何规避？

基于空间碎片监测，有两种碰撞风险识别方法，那么如何监测这么多碎片呢？

大量的空间物体在地球轨道上运行。为了掌握它们的运行状态，包括轨道信息，有必要借助于地面站、星载雷达和望远镜对空间物体进行跟踪和观测，这就是编目。

当探测到碎片时，如何评估是否存在碰撞风险？有些人提议清除空间碎片，但从保护空间资产和轨道资源的角度来看，与清除碎片所花费的数十亿美元相比，避免碰撞是一个具有成本效益的即时解决方案。航天器的日常碰撞预警是预警规避的基础。当重要的空间资产的碰撞风险超过规避阈值时，通常采取轨道机动来避免碰撞。

空间物体的编目工作可以比作公安机关的户籍管理。每个空间物体从出生开始就会有一个独特的识别号。承担空间物体管理职责的是各个航天大国的空间监测部门，如美国的空间监测网和俄罗斯的空间监测系统。受限于监测设备的探测能力，目前的编目工作通常只能稳定地跟踪尺寸大于或等于10厘米的空间物体，并定期更新其轨道数据。随着空间物体数量的快速增长，由解体事件和巨型星座产生的大量相似轨道的空间物体给编目工作带来了巨大的挑战，需要同时提高跟踪探测和数据处理能力来应对挑战。

当探测到碎片时，如何评估是否存在碰撞风险？有些人提议清除空间碎片，但从保护空间资产和轨道资源的角度来看，与清除碎片所花费的数十亿美元相比，避免碰撞是一个具有成本效益的即时解决方案。航天器的日常碰撞预警是预警规避的基础。当重要的空间资产的碰撞风险超过规避阈值时，通常采取轨道机动来避免碰撞。多舱组件模糊区域撞击识别、复杂舱壁结构撞击声发射信号参数识别等关键技术，最终实现了空间碎片撞击传感技术的在轨工程应用。该技术还将用于空间站的启天和蒙天实验舱。

1厘米大小的太空碎片垃圾会对正在运行的航天器产生什么影响

例如，大约有50万块1厘米至10厘米的碎片，还有1亿多块小于1厘米的碎片。这些碎片的存在严重影响了航天器的运行，包括国际空间站。空间碎片是由人类自己产生的。在美国和苏联的太空竞赛期间，太空技术突飞猛进地发展，在轨道上留下了大量的废物。

碎片虽然体积不大，但能量非常大，以每秒7公里以上的速度急速飞行，根据欧洲航天局的碎片撞击试验，一个1厘米大小的金属球可以穿透铝板3到4厘米，如果航天器处于表皮，那么航天器基本就报废了。美国海军研究实验室用其LARADO激光器监测轨道碎片，其核心是一个15瓦的小型激光器，但后面的鱼眼相机在碎片通过激光束时采集信号，以确定其大小和高度。这有点像天文学中的过境。

在动能方程中，速度的平方是一个非常大的数字，所以轨道上的物体有很大的能量，在每秒超过7公里的速度下，如果你撞到它们，后果将是可怕的。这样的高速撞击对航天器来说是毁灭性的，航天器没有装甲，它的一些设备和仪器都暴露在外面，一小块碎片就可能是致命的。而航天器的仪器也很精密，足以承受这样的打击。例如，电影《地心引力》用极其逼真的特效描述了一颗俄罗斯卫星如何爆炸并产生大量的太空垃圾，在地球轨道上造成一系列的太空灾难。

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空间碎片和空间碎片的危害

空间碎片的产生和现状

图1 地球轨道的航天器和空间碎片【1】（图片源于网络）

1.1

空间碎片的缘起

空间碎片一般是指人类的空间活动的产物【1】，例如完成发射任务的火箭上面级，报废的卫星，人造航天器的抛弃物，太空试验后的碎片等，还有被地球引力捕获的微流星等。

较大的空间碎片一般有两类，第一种是完成任务的运载火箭的残骸。比如我们的长征系列火箭，每次发射都会有一个上面级，在卫星分离后留在轨道上，其中一部分会随着时间流失慢慢坠落，但有些会是永远留在太空里。第二种是已经报废的卫星，最典型的就是东方红一号，在完成任务后变成空间碎片。

图2 芯片卫星（Chipsat）【2】

较小的空间碎片来源有很多，第一种是人造天体的分离物，比如爆炸螺栓的碎片；第二种是报废的微纳卫星，例如欧洲试验用的手机卫星或者芯片卫星，一般≤10cm；第三种是航天器爆炸产生的碎片；第四种是航天器撞击产生的碎片。

其中第三种和第四种原因产生的碎片是空间碎片的主要来源，也被统称为 航天器解体 ，据统计，截止2007年8月，共有194次航天器解体时间被确认【3】。

1.2

空间碎片的现状

截至2019年7月，人类把8461颗航天器送入轨道，其中5029颗航天器在轨，其中只有1000多颗还在正常工作，其余的都已经变成了空间碎片【4】。目前，在轨空间碎片的质量达到几千吨。

图3 空间碎片数量增长图（NASA）

图4 空间碎片环境变化（NASA）

空间碎片的危害

2.1

空间碎片对航天器的危害

事实上，空间碎片的尺寸范围是非常大的，从0.1mm量级直至100mm量级。对于100mm以上的空间碎片，通常可通过观测掌握和预测运动轨迹，进而主动规避避免相撞。但实际上，对于最近十几年蓬勃发展的微纳卫星来说，变轨几乎是不可能的。

空间碎片的危害的原因是源于碎片和航天器之间极大的相对速度，众所周知，如果想要逃离地球就需要达到第一宇宙速度（7.9km/s）,一般来说，高铁的速度是是360km/h。而一个航天器同空间碎片相撞的速度可能是7.9km/s*2，是15.8km/s，也可能是15.8*3600km/h！

空间碎片的具体危害有如下几点：

根据nasa的研究，当空间碎片的能量达到40j/g的时候，航天器将解体【5】；

击穿乘员舱和其他压力舱，进入舱体的撞击残骸对乘员、内部设施造成伤害，铝制剥落物还可能引起火灾【3】；

击穿舱壁导致舱壁裂纹增长、最终解体；

击穿压力贮箱、液体贮箱，导致舱内压力、温度变化，能量损失甚至发生化学反应或爆炸；

击穿散热器和太阳能电池板，分别造成工作液体流失和电路短板，最终导致任务失败；

高速撞击产生的飞溅物体留在轨道上，对后续飞行构成威胁。

2.2

空间碎片的其他危害

2019年开始，太空探索公司“星链”计划以每个批次60颗的数量陆续发射了几百颗卫星，引起了美国天文学会的关注，原因是因为大量的人工天体，污染了星空，以至于，后来的星链卫星都增加“遮阳罩“，避免对天文观测造成干扰。

同样，一些大尺寸的空间碎片也在污染我们的星空。

图5 星链卫星（图片源于网络）

空间碎片的处理与避免

3.1

空间碎片的检测和预警

为了规避空间碎片的损害，首先要对现有空间碎片进行监测，然后对运动参数进行估计和计算测量轨道，然后建立预警模型进行预警，NASA使用Ordem软件进行空间碎片预警，目前已更新至Ordem3.1版。

3.2

空间碎片的清理

目前，很多组织和国家鼓励和进行空间碎片的清除工作，目前有的已经实施，有的还是处于构想阶段。主要有以下几种：

使用抓勾，如瑞士航天中心的“太空清洁一号”；

图6 CleanSpace One项目（图片源于网络）

用网，如日本宇航局和日东制网株式会社合作的项目，RemoveDEBRIS等；

图7 萨里大学的项目（图片源于网络）

使用太阳帆，如萨里空间中心的‘立方帆‘技术；

图8 使用太阳帆将航天器（碎片）带回地球（图片源于网络）

使用激光， 激光烧蚀法可以通过将太空碎片撞出地球大气层，然后将碎片摧毁，目前德国和美国相关项目发展较快。

参考资料：

***隐藏网址***

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【3】     空间碎片_流星粒子对空间站的危害与对策

***隐藏网址***

【5】     航天器解体模型研究综述

***隐藏网址***

***隐藏网址***

哪些意义空间碎片减缓技术是一种怎样的技术

空间碎片减缓技术就是卫星在发射入轨的时候尽可能减少碎片的生成，降低卫星意外解体的概率，卫星寿命到了以后可以再入的技术。

意义是保护太空环境，减少污染；也避免碎片对航天器的危害。

减缓空间碎片的措施主要是预防和治理两种。在积极预防产生空间碎片的基础上，还有必要采用先进的清除技术对已经漂浮在轨道的空间碎片进行治理。

取得的成就：

2021年10月24日9时27分，由八院抓总研制的实践二十一号卫星搭乘长征三号乙运载火箭，在西昌卫星发射中心发射升空。随后，卫星太阳翼顺利展开，在轨运行稳定，状态良好，标志着卫星发射取得圆满成功。实践二十一号卫星主要用于空间碎片减缓技术试验验证。

太空碎片将威胁到我们继续利用近地空间造福人类的利益

有限的自然资源

太空看似广阔，但卫星所处的环绕地球的轨道是一种有限的自然资源。意外碰撞、爆炸，甚至是对卫星的蓄意破坏，都造成了数以百万计的碎片，这些碎片在高速运行的轨道上，会损坏或摧毁任何经过其路径的正常运行的航天器。

随着对卫星技术的依赖程度越来越高，保护这些独特的轨道区域变得越来越重要，这些区域对于人类收集天气预报数据、更好地了解极端天气和我们不断变化的气候，以及互联网接入、通信和定位服务等都是必不可少的。

所有国家都关心的问题

不幸的是，轨道上的太空碎片数量正以指数级的速度增加。随着越来越多的国家和行为体开始开展太空活动--这在总体上是一个非常积极的发展--以及卫星运行变得更加复杂，发射的物体（包括大型 星座 卫星）数量迅速增加，对我们的太空环境构成的挑战也在增加。

2019年，欧空局的空间安全计划被采纳为欧空局活动的重要支柱。该计划是原空间态势感知计划的扩展，包括欧空局的太空碎片办公室和清洁太空办公室，它们正致力于更好地了解碎片环境，防止产生更多的碎片，减少在轨数量，减少太空活动对地球的影响。

2018年，联合国大会对太空环境的脆弱性和太空碎片的影响表示担忧，这是所有国家都关心的问题。2019年，联合国和平利用外层空间委员会（COPUOS）通过了《外层空间活动长期可持续性指导方针》（简称《LTS指导方针》），为帮助确保安全和可持续利用空间提供了指导。《外层空间活动长期可持续性指导方针》随后受到联合国大会的欢迎和赞赏，一个新的工作组将继续就这一主题进行多边讨论。

提高认识

欧空局和UNOOSA联合制作的这一系列新的信息图表包括有吸引力的、易于理解的插图、事实和数字，以便每个人，无论以前是否具有任何航天知识，都能了解空间碎片及其带来的挑战。它们涵盖的主题包括碎片是如何产生的、如何避免碰撞、碎片对人类在空间的风险和再入地球的风险，以及安全减缓和清除碎片的技术。

九幅信息图中的每一幅都附有欧空局和UNOOSA专家的音频评论，他们帮助浏览和理解这些材料。信息图和播客将从2021年2月10日起，在9周内每周发布一次，并通过@UNOOSA和 @ESA 社交媒体账户发布。

“一个新的太空时代已经开始了，在这个时代里，由数千颗卫星组成的大型 星座 正在被发射到天空中。”欧空局局长扬·沃纳说。

“这个‘新空间’所带来的可能--全球互联网接入、电信--也带来了威胁，因为空间交通的快速增长可能会大幅增加碰撞的几率。创新技术、负责任的行为以及重要的是国际合作是确保我们在太空中的未来可持续发展的根本。”

UNOOSA主任Simonetta Di Pippo说：“空间有其局限性。太空碎片对外层空间活动的长期可持续性构成了明显的风险。UNOOSA欢迎与我们在欧空局的伙伴合作，传播关于太空碎片的明确、可获得的公共信息，这将提高人们对太空碎片所带来的挑战的认识，并有助于加强在减缓措施方面的国际合作。”