太空也需要“清道夫”(科技大觀)
自1957年第一顆人造衛星發射以來，人類送入地球軌道的衛星已經超過1.3萬顆。人類太空活動蓬勃發展的同時，留在軌道的空間碎片也在不斷增加。據統計，目前被空間碎片監測網絡定期跟蹤和編目的碎片超過3.1萬個，而毫米級以上空間碎片總數更是多達上億個。相較于2006年的數據，以空間碎片為主的小尺寸空間物體密度已增加了約5倍。
如果把低地球軌道比作一條高速公路，越來越多的空間碎片就好比留在路上的破損汽車，也叫太空垃圾。它們主要來源于廢棄的衛星、飛行器及火箭的上面級，這些物體在解體、爆炸和碰撞中會產生更小的碎片。大部分空間碎片雖小，卻有著20倍于子彈的運行速度，給軌道上的交通帶來諸多風險。根據公開報道，由于碎片撞擊而失效或異常的衛星超過16顆，每年全球衛星機動規避空間碎片的操作超過100次，國際空間站為躲避空間碎片撞擊共進行了29次機動規避。
在遭遇垃圾擋道時，衛星運行能否也像在高速公路上那樣呼叫“拖車服務”呢？為了實現這一愿望，世界航天大國都在積極開展空間碎片清除技術研究，提出了各自的清除方案。總的來看有兩大類：一類是接觸式，如機械臂抓捕、安裝離軌裝置等。第二類是非接觸式，如用激光或離子束等進行推移。兩類清除方式殊途同歸，都是要讓碎片離開當前軌道，進入大氣層燒毀。
當前，各類在軌試驗在基本解決技術可行性的基礎上，對經濟可行性的需求愈發迫切。想象一下，“拖車服務”的成本若是比衛星遭撞擊風險帶來的損失還高，必然不會有吸引力。2017年，日本宇航局在所發布的太空碎片清除委托公告中，除了征集清除系統及關鍵技術方案，還明確提出要征集商業化可行性方案。
隨著更多航天技術公司加入這一賽道，空間碎片清除的商業圖景正逐漸顯現。日本天空完美公司表示，將開發一顆用激光清除太空碎片的衛星，計劃在2026年投入運行。歐洲航天局已出資8600萬歐元購買瑞士初創公司“清潔太空”的服務，計劃于2025年發射專門航天器，演示驗證大型報廢衛星移除技術。
空間碎片清除不僅是一種太空經濟新業態，還能帶動空間目標捕獲、高性能推進與組合體控制等高新技術發展，為未來大規模利用太空奠定基礎。當前，中國也在大力發展相關技術，并在《2021中國的航天》白皮書中將空間碎片清除列入太空經濟新業態，不斷培育和提升航天產業規模效益。未來，空間碎片清除市場價值將日益凸顯，太空垃圾清掃公司也將成為航天產業鏈上的一個重要環節。
(作者為中科院國家空間科學中心研究員)
周炳紅