采访人员:大碎片的撞击十分猛烈,是无法防护的吧?那么所谓的对航空器本身所加的防护措施是不是主要针对微小的碎片?
刘静:是的,毫米级和微米级空间碎片尽管看起来微不足道,但是对于航天器的威胁不应忽视,毫米级空间碎片有可能穿透数毫米厚的舱壁,导致航天器的彻底失效 。微米级碎片虽然不会立即影响其工作,只是在航天器表面留下不大的撞击坑,但是日积月累,形成“千疮百孔”,航天器表面材料应有的性能也将改变甚至丧失,例如辐射器表面形成的“蚀坑”使其辐射和吸收热量的能力改变,可能导致温度控制失灵 。对这些细小的空间碎片是无法逐个测量它们的轨道的,因此躲避也基本不可能,只能采取对航天器进行防护设计的方法提高自身的抗击打能力、在“枪林弹雨”中求生存 。基本途径有三条:一是增强体力,即通过优选表面材料、改变结构和增加厚度来提高航天器抵御空间碎片撞击的能力;二是“戴盔穿甲”,在航天器外面增加屏障;三是遮挡“弱者”,将娇弱经不起撞击的关键部件安置在“紫禁城”中 。当然还有更先进的,如把航天器防护屏幕做成了网状,并在防护屏外涂了一层特殊材料 。当碎片与其发生碰撞时,碰撞产生的能量能与太空垃圾发生爆炸式的化学反应,促进碎片变成粉末 。
如何减缓碎片的增速?
太空垃圾是全球性问题,需要所有航天国共同努力,制定并遵守法制化的太空“交通规则”
采访人员:您刚才说的都是从航天器本身出发来避免遭到太空垃圾的毁坏,属于被动的,而最根本的是减少甚至消除太空垃圾,有人设想来一场针对空间碎片的太空大扫除,有没有可能实现?
刘静:人类进军太空,却走上了“先污染、后治理”的老路,在不知不觉间已经对空间环境造成了严重的污染 。当我们想治理空间环境、消减太空垃圾的时候,却发现治理成本极高,彻底解决空间碎片在经费上和技术上都面临着巨大的困难 。所谓的给太空进行大扫除、清除空间碎片只是一个形象的说法,或者说是一个长期目标和努力的方向,很难在短时间内实现 。
但是随着报废航天器数量增多,碎片逐年递增,控制和消除空间碎片势在必行 。对已经在轨道上的碎片和今后空间利用可能产生的碎片,应主动采取清除措施,使其离开轨道陨落,或直接返回地面彻底离开轨道,或者降低轨道高度来缩短其轨道寿命,或者将其移到特定的专门存放“垃圾”弃置区,以保护航天活动最有价值的区域,减少对航天器的威胁 。这是目前最可行的办法 。包括中国在内的世界主要航天国家(组织)共同倡议在地球外层空间划出两个必须受到保护的空域,在这两个保护区工作的航天器以及在这里形成的碎片都需要采取一定的措施离开这一区域 。与保护区配套的是把某些区域设置为“弃置区”,将新形成的碎片弃置在这些区域,它距离保护区较近,因此将空间碎片从保护区移到弃置区需要较少的能量,比较容易实现 。通常的办法是将运载工作或航天器中剩余的能量重新利用作为推力 。
采访人员:太空碎片的产生与航天器的发射和运行有密切关系,那么对于太空碎片的责任归属有无说法?太空是属于全人类的,空间碎片问题在国际上是如何协调的?
刘静:空间碎片是全球性的问题 。一方面,几乎所有的航天国家都制造空间碎片,要控制碎片的数量,需要所有航天国家的共同努力才能解决;另一方面,空间碎片对所有航空器都构成威胁,自然为所有国家所关心 。空间碎片问题的解决需要全球共同的努力,最终也必须通过国际间的密切合作、发挥联合国的作用 。“机构间空间碎片协调委员会”是唯一专门从事空间碎片研究的国际组织,编制了《空间碎片减缓指南》,联合国和平利用外层空间委员会以此为蓝本,于2008年2月通过了所有联合国会员国都应遵照执行的碎片减缓指南 。美国发射的太空飞行器最多,应该承担更大的责任来维护太空环境 。美国和欧盟相继于2007年8月和2008年12月颁布了《美国国家宇航局限制空间碎片的技术标准过程》、《外层空间活动行为准则》 。我国目前已经颁布了第一份控制空间碎片产生的航天业界行业标准《空间碎片减缓要求》的第一部分要求,下一步将实现我国对空间碎片控制的立法 。以上都是各航天国家为保护地球空间轨道安全已经制定的太空 “交通规则”,更多的规则还在不断制定和完善中,相信在各个国家的共同重视和努力下,航天对空间环境造成的碎片污染问题会得到一定程度的控制 。
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