太空,是人类从古到今所仰望和向往的地方,浩瀚星空,亘古不变。自古代以来,就有嫦娥奔月、女娲补天的美好传说,让人神迷其中。而1957年人类进入太空之后,“太空”这个梦幻的字眼已经深深的影响了人类的发展与生活。
为了征服太空、探索太空,人类倾尽所有智慧,开发了各种科技手段。于是,一个个太空产业如同雨后春笋般,悄然诞生了。太空产业是一个广义的概念,包括航天产业、太空农业、太空工业、太空旅游业等诸多分支部门。以太空农业为例,科学家们发现利用太空环境的微重力、强辐射、高真空的特点,可以使种子的性状发生改变,从而培育许多高品质的优良新品种。于是,各国政府纷纷发射了太空飞船,进入太空。
太空产业的重要意义使各个国家无不重视并大力发展,各航空大国纷纷制定了太空计划,逐鹿太空。美国在2004年就公布了太空计划,包括探索火星等一系列涵盖航天各个领域。俄罗斯紧随其后,在2005年公布了预算高达105亿美元并且包括载人前往火星的太空计划,花费重金发展本国的航天产业。2005年初,欧洲航天局也公布了火星探测计划,宣称在30年内登陆火星。同时,日本宇宙航空研究开发机构的预算也增加了六倍,达6万亿日元。甚至印度也增加了火星探测的航天计划……各个大国对太空科技无不重金投入,对太空产业的发展更是不遗余力,全力以赴。于是,各式各样的地球卫星、空间探测器都飞上了天空:科学卫星、通信卫星、侦察卫星、导航卫星、测地卫星、地球资源卫星、截击卫星、技术试验卫星、空间物理探测卫星、天文卫星……可谓五花八门,种类繁多。
目前,人类社会的政治、经济、科技、军事等各个领域都离不开太空的支持。太空中的各种卫星为我们提供测绘、通信、导航、气象等各种信息与服务,维持社会体系的正常运转。尤其是在突发灾害和重大事故中,太空更是承担着重要角色。太空提供的各种情报信息、精准定位和快速数据分发能力是国家安全应急体系高效工作的基础与前提。在2004年印度洋海啸、2005年克什米尔地震、2011年日本核反应堆泄漏等事件中,卫星实时高分辨率图像为紧急救援提供了重要支持,也为后续开展后勤指挥、人员安置、安全防护、物资分发、交通运输及搭建通信网络等,提供了巨大帮助与支持。
然而,太空产业欣欣向荣的背后,却隐藏着巨大的危机和风险——悬在我们头顶的众多太空垃圾。
由上一章我们知道,近年来,宇宙航天技术日益发展,各式各样的卫星和航天器等越来越多,包括气象火箭,气象卫星,宇宙空间站等,它们为太空垃圾的产生埋下了伏笔。下面我们来详细了解一下到底什么是太空垃圾。
太空垃圾的名目繁多:大的有已经“寿终正寝”,但仍在空间轨道兜圈子的卫星、空间站等航天器,被遗弃的运载火箭推进器残骸;中等有意外爆炸形成的碎片,如1996年6月3日,美国一枚飞马座火箭发生爆炸,共产生了约300000个危害性碎片;小的有一些零部件,如星箭分离用的爆炸螺栓、卫星包带和弹簧等;更多的则是极其微小的空间微粒,如航天器脱落的油漆颗粒等。
航天科学迅猛发展,大量人造卫星被人类送上天空。仅外界所知,苏联就有3000多颗人造卫星在太空遨游,履行着人类赋予的种种使命。始料不及的是,这些代表人类科技进步的使者也在日益给人类构成危险。
1、增加了宇宙垃圾
当人造卫星寿终正寝时,其残骸和碎片将充斥天空。已知数量已达15000多个,形成无法扫除的太空垃圾,对于正在运行的卫星构成潜在的危害。
如1981年7月,苏联宇宙1275号卫星,在发射后被一个横冲直撞的金属块击中被分裂成百余块碎片。
1983年,美国航天飞机“挑战者”号与一块直径0.2毫米的涂料剥离物相撞,导致舷窗被损,只好停止飞行。前苏联的“礼炮—7”号轨道站也多次被此类“尘埃”损坏。1986年,“阿丽亚娜”号火箭进入轨道之后不久便爆炸,成为564块10厘米大小的残骸和2300块小碎片,这枚火箭的残骸使两颗日本通信卫星“命赴黄泉”!1991年9月15日,美国发射的“发现者”号航天飞机差一点与前苏联的火箭残骸相撞,当时“发现者”号与这个“不速之客”仅仅相距2.74千米,幸亏地球上的指挥系统及时发来警告信号,它才免于丧生。据计算,目前太空轨道上每个飞行物发生灾难性碰撞事件的几率为3.7%,发生非灾难性撞击事件的可能性为20%。以此计算,今后将每5~10年可能发生一次太空垃圾与航天器相撞事件,到2020年将达到2年一次。
NASA(美国国家航空航天局)忧心忡忡地公布:2005年1月17日,南极上空885公里,发生了一起看似偶然的“宇宙交通事故”——一块31年前发射的,美国雷神火箭推进器遗弃物,与中国6年前发射的长征四号火箭CZ-4碎片相撞。这是一起典型的太空垃圾“宇宙交通肇事案”。
最早提出“太空垃圾”概念的是防空部队的值班人员,因为监控宇宙空间的部门每天要监视5万多个物体,太空垃圾常令他们迷惑。16年前,加拿大某气象台宣布,发现了英仙星座附近有星体爆炸。后来才弄清楚,这不过是一颗废弃人造卫星在太阳光反射下造成的效果。另据俄报载,1987年,曾发生过因连接器拧不紧,“量子”舱无法同“和平”号对接的情况。当时,经验丰富的地面控制中心认为,舱外肯定有物质干扰对接,于是派一个考察组上去检查,结果发现那里有一个金属残片。这样不仅仅消耗了人力资源,还浪费了大量金钱去检查故障。
20世纪60年代以前,没人听说过太空坠落物,但是自1973年以来,每年有数百块太空垃圾坠落地球。但由于其在经过大气层与空气产生的急剧摩擦使得这些垃圾在未通过大气层时就自我燃烧殆尽,在大气层的保护下就自我毁灭了。万幸的是,迄今没有大型的太空垃圾坠向地球,因此也尚未伤人。
根据其通报,这次卫星相撞发生地点位于西伯利亚上空790公里,两颗相撞的卫星分别是美国1997年发射的一颗铱星,以及俄罗斯1993年发射的一颗卫星。前者是铱星公司运行中的66颗通讯卫星之一,后者则是一颗报废的俄罗斯卫星。这也是人类历史上首次发生卫星相撞事故。
产生的太空垃圾多集中在轨道高度小于2000千米的低轨道上,并形成垃圾带,由于其衰减受到太阳活动和大气层的影响,所以随着太阳活动的进一步增加,越来越多的垃圾将会进入低轨道,经过了国际空间站的轨道,最后进入大气层销毁或者是坠落到地面上。
2、卫星坠落,也会造成意外的人身伤害。
自上世纪50年代开始进军宇宙以来,人类已经发射了4千多次航天运载火箭。据不完全统计,太空中现有直径大于10厘米的碎片9千多个,大于1.2厘米的有数十万个,而漆片和固体推进剂尘粒等微小颗粒可能数以百万计。
不要小看这些太空垃圾,由于飞行速度极快(6~7公里/秒),它们都蕴藏着巨大的杀伤力,一块10克重的太空垃圾撞上卫星,相当于两辆小汽车以100公里的时速迎面相撞——卫星会在瞬间被打穿或击毁!试想,如果撞上的是载人宇宙飞船……
而且人类对太空垃圾的飞行轨道无法控制,只能粗略地预测。这些垃圾就像高速公路上那些无人驾驶,随意乱开的汽车一样,你不知道它什么时候刹车,什么时候变线。它们是宇宙交通事故最大的潜在“肇事者”,对于宇航员和飞行器来说都是巨大的威胁。
1987年9月,瑞典一位77岁老人柏森在林中,伐树时被从天而降的一块卫星碎片击中手臂,成为世界上第一个被太空垃圾击中的不幸者,同时坠落的核卫星还会导致局部地区环境的严重污染。一般坠落到地面的核卫星放射性总计量约为19000到23000居里,已超过国际允许的标准,严重后果可想而知。
航天大国,美国就先后三次发生卫星坠落事件。幸好是落入大海。核装置部件未被损坏而及时收回,才没有造成多大的危害。
另一个航天大国苏联却没有这么幸运。1977年9月18日,发射的宇宙954号核动力卫星在轨道上运行三个月后失去控制,坠落在加拿大西北部约6000平方公里的冻土地带。放射剂量严重超过国际标准,造成大面积污染。
时隔十年,又有一颗卫星坠落引起了许多国家的不安,这颗苏联海洋核动力侦察卫星,于1988年10月底坠落地球。卫星上装有大功率的雷达,用于探测全球的水面船只及核潜艇活动。按原设计,当该卫星燃料耗尽时,由地面发出指令,将其一分为三,在重返大气层时,因热力摩擦而烧毁器和反应堆即可推送至800km以上的轨道。用自毁装置将其炸毁,但是这颗卫星的上述两个功能都有损坏,完全失去控制。苏联宣布,这颗卫星与地面控制中心失去联系,尤其是它的核反应堆已无法按既定程序与卫星主体分离,很可能造成整体坠落事故,各国对此惊恐万分,纷纷采取应急措施。英国国防部采取一切手段,严密监视跟踪卫星,美国航天局昼夜24小时。监视该卫星的运行,法国专门设置了总统直接领导的机构。一旦该卫星落入法国领土就立即行动,50架直升机随时待命。更令人担忧的是卫星具体掉在何处,只有在其绕地球最后几圈时才能确定,人们只能提心吊胆的密切注视着事态的发展,幸而该卫星在印度洋上空烧毁,核动力装置升入720公里的轨道继续运行。
3.那些年从天而降的太空碎片
(1)俄罗斯Zenit-3火箭油箱
(2)美国德尔塔Ⅱ火箭组件
(3)前苏联“礼炮7号”空间站
在“礼炮7号”空间站脱离轨道向下移动时,前苏联工程师试图控制空间站坠毁大西洋。他们的努力最终化为泡影,8.8万吨(约合3.9916万公斤)的空间站——人类历史上制造的最大的人造天体之一——的碎片坠落阿根廷,当地居民目睹了发光的碎片划过天际的景象,所幸没有人受伤。
(4)欧洲阿里安5火箭组件
2000年,海滨流浪汉在德克萨斯州柯柏斯-克里斯蒂海岸发现了一个神秘物体。事后证明,这个物体是欧洲阿里安5火箭的前端组件。当时,发现者希望将其改造成一个热水浴缸。宇航局的约翰逊说:“我们最终让他相信,那并不是一个好主意。”
4.威胁宇航员安全
电影作品《地心引力》(第七章还会提到)中,宇航员主人公们就因为太空碎片而遇险。
深邃浩瀚的外层空间,蔚蓝的地球与深不见底、漆黑一片的宇宙形成鲜明对比。一台隶属美国的空间站,数名宇航人员正进行太空漫步,对所属卫星做着例行检查。初上太空的瑞安·斯通博士(桑德拉·布洛克SandraBullock饰)在经验丰富的宇航员麦特·科沃斯基(乔治·克鲁尼GeorgeClooney饰)的协助下,有条不紊地检查每一个部件。此次是科沃斯基退休前的最后一次飞行,他幽默风趣地活跃着团队的氛围。就在此时,休士顿总部传来骇人消息,不久前行将废弃俄罗斯卫星被导弹击毁,碎片以超过子弹的速度在地球轨道上散开,并意外击中其他卫星,引起连锁反应制造了新的碎片。瑞安一行遭到碎片重创,有的同伴不幸身亡,而她和科沃斯基失去控制坠入宇宙深处。幸存的二人不得不彼此信赖,拼尽全力朝向故土前进。漂浮在外、毫无凭借力的两名航天员想方设法地回到地球,他们遭遇了重重险情,麦特为了瑞安自我牺牲,让瑞安登上了废弃的国际空间站,并凭此再借力靠近中国的天宫空间站,期间的各种故障让瑞安近乎绝望,但凭借着濒死前看到麦特的幻象,她振作起来,找到方法登上了天宫一号,并最终返回地球。
这虽然只是一部电影,但是却引人深思,太空垃圾的危险性可以从这部电影中窥见一斑。如果不能及时的处理好太空垃圾问题,抵制太空战,那么宇航员将陷入更加危险的境地。
5.国际局势动荡不安
6、造成太空核污染
随着一些人造天体的碰撞与破裂,其内部的核燃料就会释放进入太空,造成严重的太空核污染,甚至有可能悬浮在大气层中,向地球进行辐射。
早在2001年,米尔顿-凯恩斯Open大学的研究人员就发布消息称,有新的证据表明,地球周围的宇宙空间现在已被大量的核粒子污染。
除了太空垃圾,太空核污染将在不久的未来成为困扰人类的又一大问题。
怎样消除这种天外飞来的横祸这是当前航天科学亟待解决的问题之一,尽管没有多少有效办法,但航天飞机的发射成功,却为人们开辟一条妙手捉星的途径。例如1983年6月1984年9月和11月,美国航天飞机已在太空先后捕捉了六颗失效卫星,在机舱内应急修理后再释放出去,或带回地球。这种方法不仅延长了卫星寿命,提高卫星的利用率,也为扫除太空垃圾开辟了一条道路。
此外,现在通用的做法是用光学望远镜观测高太空轨道,用雷达探测低轨道,对各种太空垃圾监督和预警。当太空垃圾可能与国际空间站或者是卫星等发生碰撞时,使航天器改变运行轨道,从而躲避开卫星等,避免了碰撞。加固航天器表面对于一些小型碎片和微流星也可以起到一定程度上的保护作用,但是这种做法用一定局限性,增加他们的护甲意味着需要使航天器增加更多的质量,大大增加了航天器发射的资金消耗,而且这种材料的选取也是一个大问题,我们需要一种更轻便更能抵抗碰撞的新型材料。
下面,我们来看看各个国家的最新应对措施。
美国宇航局提出了一项“清理”近地太空的激进方法。美国密歇根大学的一个科研组正在研究一种利用气体“脉冲”射击太空碎片的新技术。这种被提议的新系统名叫太空碎片清除系统,它将通过把大气气体脉冲发射到目标碎片必经路线上,增加太空垃圾的摩擦力,令其下降坠落到地球大气层里。
美国麻省理工学院研发了一种激光偏振检测新技术,可以确定太空垃圾的位置并分析其成分。涂料的反射光偏振模式与金属侣有明显区别,因此可以通过识别激光来检测材料对光的偏振效应。研究人员设计了一台激光偏振仪,可以通过不同的偏振状态区别不同的材料。下一步研究人员将建立一个包含各种材料偏振特征的数据库,在现有激光雷达上装载滤波器,能够直接检测太空垃圾的偏振状态,通过与特征库的数据比对,能够确定太空垃圾的构成。
美国德州农工大学提出“弹弓-卫星太空清扫器”,能够捕获太空垃圾,再将太空垃圾投向地球大气层燃烧,之后使用动量航行至下一个太空残骸目标进行清除。
美国斯坦福大学和NASA喷气推进实验室还共同研发了一款机器人,叫做“壁虎漫步”机器人,是研究人员由壁虎附在墙上获得的启发,研制出一种粘合物使用在攀登机器人上,有助于缓解太空垃圾问题。这个机器人现在经过实验室和零重力环境下的实验,证明一片相对较小的粘合物质就可以拖动一个重达300公斤的机器人。该设计还将要使用更坚固的材料来制作,并将在国际空间站进行实验。
英国提议建造“立方太阳帆”,使用小型人造卫星带动太阳帆捕获太空残骸至低轨道。另外,英国萨里卫星技术公司(SSTL)的研究人员设计一种用于小卫星的微型电力推进器,可以将卫星安全带回地球大气层,在空中烧尽,从而避免产生太空垃圾,控制低空轨道的卫星拥挤状况。这项技术还可以将小卫星送到更远的太空。
中国启动了“空间碎片行动计划”,目前国内确定了以数据库为载体的“空间碎片探测预警工程”、以防护设计专家为载体的“空间碎片防护工程”和以空间碎片减缓设计标准为载体的“空间环境保护工程”。此外,“中国科学院空间目标与碎片观测研究中心”在中科院紫金山天文台成立,将为中国在空间航天领域建起安全预警系统。
日本本州岛冈山县的一台远程控制雷达起开始工作,该雷达主要作用是跟踪太空垃圾的移动。这是世界上第一台专门用来跟踪太空垃圾移动的雷达,该雷达将由位于日本大阪附近茨城的航天中心进行远距离控制。此外,他们还提出了“太空系链”策略来消除太空垃圾。电动系链的电流可以减缓人造卫星碎片的速度,减速的人造卫星碎片可以逐渐降落到地面上,燃烧殆尽。
日本科学家使用国际空间站宇宙空间天文台(EUSO)的特大视场望远镜来识别太空垃圾,然后用空间站中的光纤激光器发射出强大的激光脉冲把它们射下来。激光脉冲会把太空垃圾打入地球大气层中,让它们在那里燃烧掉。日本理化研究所计算天体物理学实验室首席科学家、太空垃圾研究项目负责人戎崎俊一说:“我们的提议与传统基于地面的解决方式完全不同。我们相信这种操作性更强的办法可以更精确、更快、更经济地清理太空垃圾。
澳大利亚科学家与日本科学家类似,他们正在研究从地球发射激光,分解围绕地球的太空垃圾,主要原理是用激光减小它们的运转速度,让其最后坠入大气层烧毁。澳大利亚政府宣布将要拿出2000万美元用于合作研究用激光对太空垃圾进行定位、跟踪并最后移除。预计总投入9000万美元。
瑞士科学家计划研发犹如家用吸尘机的装置,或像水母触须一样的打扫卫星,为外层空间大扫除,清理废弃卫星及火箭残骸等太空垃圾。该卫星名为“清洁太空一号”,预计造价1,000万瑞郎(约合人民币6856.4万元),将于3至5年内发射。它可以利用柔软可弯曲的“触须”清扫并抓住太空垃圾,而后将其抛向地球大气层,使其在穿越大气层的过程中燃烧殆尽。它能够以超过28000千米的速度环绕地球飞行,进而清除地球轨道中的太空垃圾。新卫星第一个任务是回收两枚分别于2009年及2010年发射的瑞士卫星。
1、高尔夫事件
漂移在太空中的各色废弃物,多年来已然累积成一片浩瀚的“垃圾海洋”,给航空飞行造成诸多隐患。为此,美国国家航空和航天局一向对国际空间站中航空垃圾的产生与处理十分谨慎。然而近日,原本严格的太空垃圾处理原则却出现松动,原因只为一只小小的高尔夫球。
国际空间站中的废弃物如何处理,一直是美国国家航空和航天局谨慎面对的难题,任何要丢弃在太空的垃圾都要进行严格筛选。不过最近,国家航空和航天局忽然放宽政策——“打开后门,扔掉就是了”。
原来,这是国家航空和航天局给“太空高尔夫”开的“后门”。这样一来,也许在不久的将来,高尔夫球将成为茫茫“太空垃圾海洋”中的新品种。
国家航空和航天局称,秋林打出的这只高尔夫球会在太空轨道上飞行3天,然后在坠落大气层时燃毁。不过,俄罗斯科学家认为,这只球可能要绕着地球转3年之久。令人宽慰的是,有关专家已经表示,太空垃圾若与空间站相撞并造成损失,需要相当于重20吨卡车以每小时100英里(约161公里)的速度行驶时产生的能量,这只高尔夫球还不致有如此威力。
2.莫让“公地悲剧”上演
一群牧民一同在一块公共草场放牧。一个牧民想多养一只羊增加个人收益,虽然他明知草场上羊的数量已经太多了,再增加羊的数目,将使草场的质量下降。牧民将如何取舍?如果每人都从自己私利出发,肯定会选择多养羊获取收益,因为草场退化的代价由大家负担。每一位牧民都如此思考时,“公地悲剧”就上演了——草场持续退化,直至无法养羊,最终导致所有牧民破产。
太空问题亦如此。越来越多的“牧羊人”(国家)在太空公地上放牧更多的羊群(各式各样的航天器),导致草场退化,也就是太空轨道越来越拥挤,就会有越来越多的航天器碰撞,产生更多的太空垃圾。同时,美国还在实行“太空武器化”政策,研究各种可以破坏卫星、空间站的太空武器。美国太空安全专家强调,造太空武器的成本虽不如造卫星高,但其破坏性却和卫星的好处形成强烈对比。卫星非常容易被太空武器摧毁,而被摧毁的卫星可能形成残骸群在空间中飘荡,进一步碰撞、摧毁其他卫星、国际太空站、甚至太空飞机、哈勃望远镜等太空器。空间战争所带来的后果可以说是毁灭性和杀伤力均强,这进一步导致了太空环境的恶化。在太空部署武器提供了摧毁敌人的无限可能,且在太空作战的技术已经存在。把装备电磁武器的飞船送入近地轨道被认为极有前景。电磁脉冲能使敌人的电网和C4ISR系统瘫痪。从近地轨道发射的电磁导弹更难拦截。
继续沿着冷战时期“星球大战计划”的老路,美国发起“新星球大战计划”,全面推进国家导弹防御计划以及推行太空武器化政策,研发太空武器,进行太空战演习,试图通过太空武器化谋取太空霸权,巩固或维持现有的美国霸权。美国为此撕毁了1972年与前苏联签署的《反导条约》。自2001年以来,美国进行了74次导弹防御试验,其中59次试验成功。从技术上讲,导弹防御体系可以作为反卫星武器。2008年2月,美国用海基反导系统摧毁了本国失控的间谍卫星。因此,星球大战实战化了,已不再是神话。
中俄两国认为包括导弹防御系统在内的太空武器化严重破坏了国际战略平衡与稳定。鉴于冷战时期确立的只禁止在太空部署核武器与大规模杀伤性武器的国际法的不足,中、俄两国主张用条约的形式禁止太空武器化。2002年6月,中俄等国家向裁军大会提交了《关于未来防止在外空部署武器、对外空物体使用或威胁使用武力国际法律文书要点》。文书要点建议的条约名称是《防止在外空部署武器、对外空物体使用或威胁使用武力条约》(PPWT),条约草案包括3个方面:不在近地轨道部署任何类型武器,不在天体上安装此类武器,不在外空以其他方式部署此类武器;不求助于威胁或使用武力打击太空目标;不支持、鼓励其他国家(集团)、国际组织参与本条约所禁止的活动。2005年6月,中俄再次要求联合国裁军大会讨论PPWT草案。2006年2月,中俄向联合国大会提交草案修改稿,希望就此进行深度讨论,并在同年的联大会议上建议第61届联合国大会通过禁止在太空部署武器的国际条约。2007年和2008年,中俄再次向联合国裁军大会提交禁止太空武器化的条约草案。目前,两国还在为此条约进行外交努力。
具体措施如下:一是加强大国协调,推进太空多极化。美国的太空霸权治理模式并不适应未来的太空治理,也与其他国家的利益相背。中、俄、欧盟等世界主要太空力量在推动太空格局多极化上存在共同利益,因而可以合作敦促美国放弃太空霸权诉求。为此,中、俄、欧盟既需要在太空制度构建上就太空武器化限制加强合作,也需要发展一定的太空实力,对美构成一定的威慑,进而迫使美国认识到太空合作的重要性。中俄、中欧目前在太空双边合作上取得了一定的进展,中国应该推动双边合作走向多边合作,在太空非武器化问题上加强沟通与协商,促进太空安全问题、太空安全化问题的缓解和解决。
三是逐渐推进太空治理的地区合作。中国是亚太地区的重要太空大国,在推动亚太地区太空合作方面发挥了积极作用。亚太地区的国家日本、韩国、印度等近年来都非常重视太空事业的发展,特别是太空军事利用的增强将可能导致太空军备竞赛,破坏本地区的战略稳定,不利于本地区的合作与发展。之所以会出现这样的情况,既与本地区的大国互信水平
较低有关,又与太空安全化的趋势加强密不可分,导致太空的军事价值过分抬高。加强地区太空治理的合作,不仅有利于加强本地区国家在太空和平利用方面的合作,也有助于减少太空军备竞赛、太空安全化。目前,亚太地区已经成立了亚太空间合作组织,在救灾、农业、交通等太空和平利用领域已进行了一些合作,但该组织目前属于比较松散的政府间国际组织,权威性和强制性相对较弱,中太空治理与中国的参与战略国作为该组织的东道国可以适时推动该组织展开更多务实合作,进而由低政治领域向高政治领域拓展。
四是加强太空科技的国际合作,推动太空治理的多轨参与。太空兼具科技性、经济性、军事性等多种属性,太空治理应遵循由易到难、以易促难的路径。在不同的太空问题领域,应鼓励国家、企业、个人的多元参与,并在政府间、企业间、科学家之间建立多轨合作渠道,进而实行太空治理的“多元网状”合作模式。中国在太空治理方面应鼓励企业、科学家的积极参与,进而可能在不同场合为中国太空治理参与战略争取话语权。
在动漫《星空清理者》(后文还会提到)中,一位宇航员在太空轨道上看到了他祖国那美丽的湖泊,那多么像在翡翠里镶嵌的一颗蓝宝石一样耀人,而在这美丽的风景中他流下了眼泪,并且感叹道:从这里看根本就看不到什么国境线,只有地球...
对啊,从宇宙中看确实是没有国家之分也没有民族之分,有的只是一个地球有的只是人类文明这一个整体,所以我们为什么不能团结和平地共同解决太空问题呢?相信我们只要携起手来,共同应对,把整个人类作为出发点,又有什么做不到的呢?
3、积极清扫太空垃圾
自1957年来,人类共开展了4900多次太空发射任务,使地球被数百万片各类物体所包围。其中正在服役的航天器只占了一小部分,其余94%的物体都属于太空垃圾,没有继续利用价值。
太空系统公司首席执行官帕斯卡尔·杰西表示:“在太空发射时,人们必须抱着一种负责任的态度。如果不能解决太空垃圾问题,随着太空垃圾数量的增多,我们的下一代将艰难造访太空。”
克莱格博士补充道:“我们最担心的是,一次碰撞会引发连锁反应、产生更多碰撞。”“与电影《地心引力》中瞬间发生的惨剧不同,这一过程其实十分缓慢、很难被注意到,但又势不可挡。再过几十年,即便没有人类干预,碰撞频率也可能不断增加,导致宇宙中不适宜飞行的区域不断增多,而这无疑是一场灾难。”
清扫太空垃圾,路途漫漫,还需要各国更多的努力。不断完善国际法,增强国际法的执行力,制定合理的太空秩序,在日益严峻的形势下是非常必要的,这样太空才能逐渐变得清洁而且安全。
4.太空交通管理机制
随着世界各国竞相进入外空拓展自身的国家利益,亟需一套有效的国际安全机制进行调控,以保证人类对外空的真正和平利用。但在外空安全机制的构建中,目前存在着共同利益基础薄弱、外部强制力不足、基本理念和道义准则存异和权力分配结构失衡等困境。所有这些决定了脱困之途只能走维护现有外空安全国际法框架、支持有关各方积极努力、倡导新安全观和抑制外空武器化机制优先构建的渐进性路径,以求在注意外空技术特点的基础上,构建共存共赢的合作机制。
太空交通管理包括四个领域:信息需求的保证,通报系统,严格的交通规则,执行与控制机制。信息需求保证是其他任何太空交通管理的基础。只有建立了共享的有关地球轨道将要发生何种事情的信息,交通规则才有意义。第二个领城就是通报系统。这个系统包括发射前的通报以及太空物体在轨制动的通报,当然也需要确认发射通报和太空物体行动的参数通报,以及太空物体终止寿命的通报。第三个领城就是严格的交通规则。这就是发射前、在太空运转和处置阶段的具体规则。第四个领域则是处理执行与控制的机制。太空交通规则中的道路规则和标准则以软法的形式出现。“太空交通管理”引入执行与仲裁机制,形成了一系列太空监督与制裁机制,诸如撒销获取信息、利用频率的资格等。但是,剥夺一国利用频率就违背了《外空条约》有关各国平等利用太空的权利。“太空交通管理”是一个具有革命性的概念。但由于其超前性,在一定程度上颠覆了现有的太空国际法律机制,因此太空交通管理是一个“很遥远未来的任务”。
5.克敌之策四剑式:避、禁、减、清
为了防止宇宙飞船、轨道空间站等航天器免受太空垃圾的碰撞,宇航专家们提出了许多对策,归结起来可用“避、禁、减、清”四个字来概括。所谓“避”,就是加速发展现代太空监视系统,对太空垃圾进行严密的监视与跟踪,并采取有效的技术手段,使航天器及时避开太空垃圾。所谓“禁”,就是国际上制定有关空间法规,禁止在空间进行试验和部署各种武器,限制发射核动力卫星,使空间成为人类文明服务的和平空间。所谓“减”,就是发射航天器的国家应采取措施,尽量减少太空垃圾的增加。对末级火箭采取未燃尽推进剂和高压气体排空,避免末级火箭爆炸。所谓“清”,就是发展太空垃圾清除技术,对已完成任务的运载火箭末级,采取转移轨道措施,使其返回大气层烧毁;对已达到预定寿命的卫星,让其获得逃逸速度,远离近地空间或转用清除装置进行清除。
根据这个学说,整个宇宙都是由于爆炸产生的。前边我们提到,部分太空垃圾是由于飞行器、卫星等的爆炸产生的,那么在广义范围讲,宇宙本身也可以看做太空垃圾的一种,我们所在的地球以及其他的一些恒星行星也不过是宇宙爆炸而产生的碎片垃圾而已。这个角度是非常有意思的,下面我们来继续深入思考。
我们知道,地球上的生命,从最原始的无细胞结构生物进化为有细胞结构的原核生物,从原核生物进化为真核单细胞生物,然后按照不同方向发展,出现了真菌界、植物界和动物界。植物界从藻类到裸蕨植物再到蕨类植物、裸子植物,最后出现了被子植物。动物界从原始鞭毛虫到多细胞动物,从原始多细胞动物到出现脊索动物,进而演化出高等脊索动物──脊椎动物。脊椎动物中的鱼类又演化到两栖类再到爬行类,从中分化出哺乳类和鸟类,哺乳类中的一支进一步发展为高等智慧生物,这就是人。总而言之我们人类也是由无生命的物质进化而来,也就是说人类的本源来自宇宙的大爆炸产生的物质,所以说,从广义范围来讲,人类也是太空产生的垃圾的一种,只是通过形成了高级的会思考的生命体的一种太空垃圾。这种想法是不是很有意思呢?
(二)宇宙的无限性
(一)《星空清理者》
《Planet-ES》并不是一部以偶像作为卖点或者美女作为噱头的动画,而是有着优秀剧情和饱满人物的用心之作。负责动画制作的日本Sunrise-这个制作了众多高达动画的优秀动画制作公司,在优秀原作的基础上进行大胆的改编,制作出了属于动画自己的原创风格和内容。梦想、友情、爱情、民族、国家,各种各样的内容都被融合在一起,而且丝毫没有生拼硬凑的感觉,让观众们随着主角们的心路历程而欢笑、悲伤,同时也在感悟着自己的人生和梦想,这才是一部优秀动画所应该具备的东西。在2005年的日本SF大会的日本"星云赏"评选中,《Planet-ES》的动画和漫画分别获得了最佳漫画和最佳媒体部门奖,双双都获得了巨大的成功。
作为一部硬科幻作品,星空清理者很强调对外太空、宇宙与及载人航天等的描述的真实性。例如在真空的宇宙里没任何传播声音的媒介,因此在作品里出现的太空船在运作时没有产生任何噪音。此外作中的人物亦需要面对减压症、放射性中毒、骨质疏松症、癌症等等现实生活中的宇航员有可能染上的疾病。剧中一位成长于月球的年仅12岁的少女角色由于月球微弱的引力关系导致其身高异于常人,看上去就像是成年人。
(二)《机器人瓦力》
“Wall-e这样期待了几百年。在没有蓝天没有河流的地球表面,在没有生命迹象一片死寂荒凉的世界尽头,在枯燥肮脏而疲惫的生活中间,在金属构造冰冷坚硬的躯壳里面,期待着,渴望着。一直渴望着,与某个谁,轻轻牵一下手,来个十指紧扣。”看着瓦力独自的守候在偌大的地球,不禁心头袭来一阵阵的凄凉与无奈。这个故事告诉了我们解决太空垃圾的紧迫性和局势的严峻性,如果不及时处理太空垃圾,保护我们唯一的家园,我们整个人类都将陷入灭顶之灾。
(三)好莱坞大片《地心引力》
2013年11月19日上映的美国科幻大片《地心引力》,讲述的是一男一女两名美国宇航员在美国太空站出舱维修望远镜时,在遭遇爆炸卫星碎片的重挫的险情后,飘浮在茫茫太空,在毫无外界援助的重重险境中设法返回地球的故事。
影片中男宇航员麦特舍己为人、自我牺牲,开动航天飞机服牵引女主角瑞安,让她登上了俄罗斯一个废弃的空间站,再设法到达中国的空间站,借助神舟飞船成功返回地球,而断开缆绳,让自己却消失在茫茫太空,把生的希望留给瑞安,把死的悲壮留给自己。
影片展示了普通人在地球看不到的种种神奇美景:在外太空领略地球日出的美景,雄壮,神奇,迷人,从外太空俯视地球的夜晚,光怪陆离,绚丽多彩。蔚蓝纯洁的太空美得让人窒息,回旋凝固的乳白色的云团,崇山峻岭也变得渺小,江河湖海变得宁静,光亮与黑暗共存的图景令人匪夷所思。外太空的景色多么美好!
影片中一些不为人在意的声音被赋予了生命的光彩:当Ryan在俄飞船中绝望地呼救搜索信号时,搜索到地球某处琐碎嘈杂的家庭生活的声音,其中还听到有婴儿的声音,狗的吠叫,瑞安甚至还和狗狗一样学着样子叫了好几声,这一切看似平常得不能再平常的声音让瑞安重新振作,但宇航在外太空的死寂,加上飞船没有燃料,瑞安绝望到要关氧气自杀,临死前的梦境反而提醒了瑞安如何险中求生,正确驾驶飞船飞向天宫。
瑞安此行,有多少险情,可谓步步惊心,险境重重:修复望远镜时,空间站被卫星碎片击得粉碎。接着她接近俄罗斯空间站时,因麦特的航天飞机服燃料用尽,差点错过空间站;快进入到俄空间站时,宇航服内氧气消耗殆尽,又差点丢命;进入到俄空间站又几乎被站内大火吞噬;驾驶俄飞船想要飞抵天宫又被降落伞缠住;出舱拆卸降落伞时又遭遇碎片袭击;想要飞近中国天宫空间站时,俄飞船又燃料耗尽,只能任其飘荡;逆向思维,成功开动飞船靠近天宫时又几乎错失良机;搭神舟飞船返回地球时又因坠落在水域,几乎溺水身亡,凭借惊人的毅力奋力爬出舱外、潜泳出水面,瑞安总算真正回家了。
由此影片我们可以看到太空碎片已经严重威胁了宇航员的安全,对正常的太空宇航活动造成了巨大影响。
1.抹刀
2006年宇航员塞勒斯进行太空行走时,当他在涂抹一些粘性物质作为挡热板修复材料时,不小心将使用的一把抹刀滑落,此次丢失事件是在2006年美国航天局“发现号”航天飞机抵达国际空间站执行任务时发生的,目的是测试一种新型安全技术,避免2003年哥伦比亚号航天飞机的悲剧的再次上演。塞勒斯说道:“丢失的那把抹刀是我最喜欢的工具,希望在今后的太空任务中能够避免此类疏忽。”
2.工具包
2008年11月,宇航员皮珀在执行太空任务时不慎丢失了一个工具包,当时她正在修复空间站太阳能电池板上一个被卡住的齿轮。这个丢失的工具包有13.6千克,里面装有注油枪、刮铲工具和几袋收集的残骸物质,据称,该工具包价值十万美元,后来一名天文学爱好者用太空望远镜发现了这个处于漂浮状态的工具包。
3.氨水桶
这个氨水桶的丢弃并不是宇航员的无心之举,2007年7月,美国宇航局向宇航员发出指令,让他们把一个635千克重的充满氨水的桶丢弃到太空中。它曾经是国际空间站冷却系统的一部分,但是随着设备更新升级,这个氨水桶已经完全失去了它的作用。由于它会占据空间站大量的空间,又很难携带返回地面,美国宇航局太空任务管理人员决定把它作为太空垃圾处理,一年以后,这个氨水桶在大气层中燃烧,落入太平洋南部海域。
4.手套
5.罗顿巴里的骨灰
科幻剧《星际迷航》的作者罗顿巴里的部分骨灰于1992年哥伦比亚号航天飞机执行任务时,洒落在太空中。一个唇膏大小的胶囊装载着罗顿巴里的骨灰,被抛入地球大气层。剩下的骨灰连通他的遗孀玛杰尔(2008年去世)的骨灰于2010年送入太空撒放,同时还撒放了《星际迷航》爱好者的信件。这种骨灰抛撒方式真是浪漫啊,不知道以后会不会流行并成为一种产业呢?也许不久的将来,天空上将会漂浮着人们的骨灰……
6.尿液
几年前,宇航员的尿液都是简单的倾倒在太空中,一旦尿液落在真空舱,会很快冷冻形成微小晶体结构,作为太空残骸漂浮着。宇航员表示,观看尿液释放到太空中的景象是太空轨道最美丽的景象之一。近期,国际空间站安装了一种新型尿液循环处理系统,能够将尿液转化为饮用水,从而减少尿液残留物。
7.针头钳
2007年11月,宇航员帕拉兹斯基进行太空行走修复受损太阳能时丢失了一套针头钳,之后宇航员发现它漂浮在国际空间站下方。
8.摄像机
2007年6月,宇航员威廉姆斯在国际空间站修理损坏的太阳能电池板时,摄像机意外的松落漂浮在了太空中。