都亨 中國科學(xué)院空間中心研究員、中國空間碎片行動(dòng)計(jì)劃前首席科學(xué)家
歐洲航天局（ESA）日前公布了近地軌道區(qū)域的太空垃圾合成圖片。美國全國研究委員會(huì)公布報(bào)告稱，地球上空的太空垃圾數(shù)量已經(jīng)達(dá)到“臨界點(diǎn)”
當(dāng)大多數(shù)人還不清楚“空間碎片”為何物時(shí)，9月24日美國報(bào)廢衛(wèi)星殘片撞向地球的消息，卻讓全世界的人都明顯感受到了來自太空的威脅。按照美國NASA的公布數(shù)據(jù)，目前會(huì)對人類空間活動(dòng)產(chǎn)生影響的空間碎片，就有近2萬個(gè)。
9月29日晚上，中國首個(gè)空間試驗(yàn)平臺(tái)天宮一號(hào)將在酒泉衛(wèi)星發(fā)射基地發(fā)射升空。在遙遠(yuǎn)的太空中，“天宮”將預(yù)計(jì)用時(shí)兩年，完成和“神八”、“神九”以及“神十”的空間交會(huì)對接。這次任務(wù)中，遍布太空軌道的各種空間碎片，將使“天宮”比以往任何一次“神舟”系列飛船面臨更大的威脅。
“天宮”將如何應(yīng)對空間碎片的威脅？與“神八”、“神九”、“神十”對接會(huì)不會(huì)受空間碎片的影響？中國科學(xué)院空間中心研究員、中國空間碎片行動(dòng)計(jì)劃前首席科學(xué)家都亨就這些問題接受了晨報(bào)記者的專訪。“太空垃圾是必須面對和亟需解決的難題。”都亨坦言。
被撞擊概率高于“神舟”
●一個(gè)只有幾毫米長的碎片，就有可能毀滅一個(gè)航天器
●被碎片撞擊概率跟航天器的體積及在太空運(yùn)行的時(shí)間成正比
當(dāng)大多數(shù)人還不清楚“空間碎片”為何物時(shí)，9月24日美國報(bào)廢衛(wèi)星殘片撞向地球的消息，卻讓全世界的人都明顯感受到了來自太空的威脅。按照美國NASA的公布數(shù)據(jù)，目前會(huì)對人類空間活動(dòng)產(chǎn)生影響的空間碎片，就有近2萬個(gè)。隨著人類空間活動(dòng)的增多，殘留在太空各個(gè)軌道中的太空垃圾也會(huì)日益增多。
9月29日晚上，中國首個(gè)空間試驗(yàn)平臺(tái)天宮一號(hào)將發(fā)射奔向太空，“天宮”飛天之旅會(huì)不會(huì)也受到空間碎片的威脅呢？“威脅肯定存在，而且要比我們以往的‘神六’、‘神七’面臨的更大！”都亨告訴晨報(bào)記者，人類航天器被空間碎片撞擊的概率，跟航天器的體積及在太空運(yùn)行的時(shí)間成正比。“天宮一號(hào)要在軌道運(yùn)行兩年，其體積和重量也與之前的‘神舟’不同，被撞擊的概率更高。”
據(jù)都亨介紹，目前空間碎片在太空中主要有3個(gè)集中分布區(qū)。“第一個(gè)區(qū)域是地球同步軌道，距離地球表面3.6萬公里。第二個(gè)區(qū)域是距離地球表面1000公里左右的近地軌道。在這兩條軌道之間還有個(gè)密集區(qū)，就是人類發(fā)射應(yīng)用衛(wèi)星最多的區(qū)域，俗稱‘中軌道’”。盡管空間碎片本身沒有動(dòng)力，但其在太空中的移動(dòng)速度卻很快，一般在每秒8公里左右。“很小的一個(gè)碎片，只有幾毫米長，就有可能毀滅一個(gè)航天器。”
發(fā)射與對接都要躲好碎片
●軌道有誤差，誤差的存在就要求躲避碎片必須將范圍擴(kuò)大
●除了在軌躲避，給航天器加裝護(hù)甲也是防范的主要措施
天宮一號(hào)承載著中國航天的夢想，無論是其發(fā)射，還是將來與“神八”、“神九”、“神十”的對接，如何躲避與空間碎片相撞都十分關(guān)鍵。“發(fā)射窗口的選擇就必須考慮到這一點(diǎn)。大型的空間碎片都有其軌道，我們要算準(zhǔn)自己的航天器在發(fā)射及進(jìn)入軌道的過程中不會(huì)與之相撞。”
天宮一號(hào)承擔(dān)的最主要任務(wù)就是與“神舟”系列飛船完成對接，兩個(gè)不同的航天器都會(huì)受到碎片的威脅。“如果確實(shí)發(fā)現(xiàn)有撞上碎片的可能，那么或者‘天宮’或者‘神舟’，就需要改變原先軌道進(jìn)行躲避，這樣交會(huì)對接就無法完成了。”都亨向記者分析說，雖然威脅存在，但通過技術(shù)手段完全可以避免。“碎片和航天器的運(yùn)行速度都很快，如果監(jiān)測發(fā)現(xiàn)有相撞的可能，那么我們只需要推遲幾秒，甚至1秒，原本要撞上的就能避開了。”
“撞擊是有一定概率的，因?yàn)榇嬖谲壍赖恼`差。就像打靶一樣，瞄準(zhǔn)的是靶心，可能射出去只有8環(huán)。放在太空而言，如果差之毫厘就會(huì)失之千里。”都亨說，誤差的存在就要求躲避碎片必須將范圍擴(kuò)大，留得余地要大。“你以為不會(huì)撞上的，也有可能因?yàn)檐壍赖恼`差而相撞，所以必須將安全范圍擴(kuò)大。”
“就目前來看，最有效可行的方法就是躲。”都亨表示，如果可以詳細(xì)且完整地知道每一個(gè)空間碎片的軌道數(shù)據(jù)，那么通過調(diào)整軌道躲避撞擊很容易就能實(shí)現(xiàn)。“但難就難在，目前我們還沒有自己的數(shù)據(jù)來支持。”
除了在軌躲避，給航天器加裝護(hù)甲也是防范空間碎片的主要措施。“一些幾毫米的碎片，有一層鋼板保護(hù)的話可能就不會(huì)對你構(gòu)成威脅。裝甲越厚，安全系數(shù)也就越高。”但加裝護(hù)甲也有很多局限，會(huì)對航天器實(shí)現(xiàn)自身功能造成影響，且重量增加也就需要更大推力的火箭才能完成發(fā)射。
建自己的數(shù)據(jù)庫是長遠(yuǎn)之計(jì)
●目前只有美國有最全、最準(zhǔn)的碎片數(shù)據(jù)，但其公布時(shí)在數(shù)量和精度上會(huì)有很大保留
●通過地面雷達(dá)觀測，且要盯牢運(yùn)行軌跡，技術(shù)難度很大
目前人類觀測空間碎片的軌道運(yùn)行，只能通過地面觀測的手段完成。“這是個(gè)長期且艱巨的工作，目前只有美國人手里有最全、最準(zhǔn)的碎片數(shù)據(jù)。”談及這個(gè)話題，都亨顯得憂心忡忡。“雖然按照國際空間條例，美國會(huì)公布一些數(shù)據(jù)給其他國家使用，但其公布的數(shù)量和精度，卻有很大保留。”
目前人類已經(jīng)能夠大致了解各種規(guī)格的空間碎片有多少，如何在太空中運(yùn)行，并測算出相應(yīng)的撞擊概率，“這些主要都來自美國的監(jiān)測網(wǎng)，他們可以跟蹤兩萬個(gè)空間碎片的蹤跡。但現(xiàn)在他們公布出來的，精度較低，而且他自己航天器密集區(qū)的數(shù)據(jù)完全不公布。”如果考慮到太空事業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展，建立中國自己的碎片監(jiān)測數(shù)據(jù)庫是早晚要面對的問題。
“如果哪天美國人不告訴你了，我們怎么辦？”都亨說，通過地面雷達(dá)的觀測手段，要看到幾千公里外的太空中一個(gè)幾厘米甚至幾毫米的空間碎片，還要盯牢其運(yùn)行軌跡，技術(shù)難度非常之大。“要改變這種受人鉗制的尷尬局面，需要我們長期的努力。”
[“天宮”的意義]
先解決有沒有 再考慮怎么用
邁出了中國航天空間站技術(shù)“從無到有”的第一步
天宮一號(hào)試驗(yàn)成功，將在完成與“神八”、“神九”、“神十”的交會(huì)對接后，使得中國成為繼美國、俄羅斯之后第三個(gè)獨(dú)立掌握這一技術(shù)的國家。按照我國的航天發(fā)展規(guī)劃，在2016年之后將陸續(xù)發(fā)射天宮二號(hào)、天宮三號(hào)，到2020年將建立自己的多艙式空間站。美國媒體曾報(bào)道稱，10年后中國“天宮”或?qū)⒊蔀槿蛭ㄒ坏目臻g站。
“擁有自己的空間站，因?yàn)樗梢蚤L期在空間運(yùn)行，我們能做很多以前做不了的工作。但空間站的實(shí)際效益究竟多大，還有待時(shí)間檢驗(yàn)。”都亨告訴記者，現(xiàn)在俄羅斯已經(jīng)不再進(jìn)行空間站方面的研發(fā)，美國雖然建過兩個(gè)空間站，但目前的處境也十分尷尬。“美國人當(dāng)時(shí)對進(jìn)行空間站試驗(yàn)非常熱衷，但從現(xiàn)在來看，也沒有取得很大進(jìn)展。”未來的空間站究竟何去何從？從擁有這一技術(shù)的俄美兩國來看，前景似乎并不明朗。
“但對于我們國家而言，‘天宮’的意義完全不同，最起碼他可以證明我們擁有這樣的能力”。在都亨看來，發(fā)射天宮一號(hào)的最大意義，就是解決了中國航天事業(yè)空間站技術(shù)從無到有的第一步。“我們先要解決的是有沒有的問題，然后才能考慮怎么去用”。（張?jiān)矗?/p>
