有人有垃圾 人類派清道夫上太空

評論版 2021/05/10

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上篇文章說到廢棄人造衛星、太空探測器等壽終正寢的時候,部分會被引導重返地球銷毁,較大碎片會墜落南太平洋,「安葬」於一個方圓2,000多公里都沒有陸地的地區,名叫「尼莫點」(Point Nemo),就是所謂「航天器墳場」。除此之外,功成身退的人類航天器,還會有甚麼歸宿呢?

「史普尼克1號」(Sputnik-1)是蘇聯發射的第一顆人造衛星,也是人類史上第一顆衛星,到目前為止,全世界有至少7個國家掌握獨立發射人造衛星的技術,一共向太空發射了逾3,000顆人造衛星。這些衛星環繞地球,有的在正常運行工作,但不少接近或者已經「退休」。

功成身退航天器 海葬外還可天葬

據美國及歐洲太空總署估計,目前有至少逾億件太空垃圾,包括報廢衛星及破損航天器之類大大小小碎片,環繞地球運行。然而與我們生活中的垃圾不同,這些垃圾處於高速運動狀態,相當一部分在離地面300、400公里左右,近地軌道上高速運行,部分速度約為每秒7至8公里,可以想像如果碰撞,摧毁力量有多大。

現實世界中,至少發生了6次衛星相撞事故。2009年2月,美國「銥星33」與俄羅斯已報廢的「宇宙2251」衛星,在西伯利亞上的太空相撞,是人類有史以來首次近地軌道人造衛星相撞事件。除了相撞的航天器損壞或直接報廢,碰撞後產生的碎片,對其他環繞地球的航天器、衛星也是威脅。據報道曾經有模擬,如果兩個「天宮二號」大小航天器在近地軌道相撞,產生的碎片可能會讓人類未來10多年內,都無法安全發射衛星。

人造衛星、各類航天器等完成任務後,會環繞地球飛行,變成漂浮太空的垃圾。為了在軌或即將發射的航天器正常且安全運行,就要好好處理這些退役者。除了之前說過的「火葬」方式,即是讓報廢的衛星等減速下降,受引力牽引落回地球,在落下過程中,衛星會與地球大氣層劇烈摩擦,產生足夠高溫,從而被燒蝕殆盡。

如果衛星或航天器體積太大,不能完全燃盡,碎片也會被安排落到南太平洋「尼莫點」一帶,盡可能減少對人類構成影響。現今大多數國家,火箭升空過程中被丟棄部分,以及報廢低軌道衛星與航天器等,都採用「火葬」,或者比喻為「海葬」。

另一個方式,可以稱之為「天葬」。對於距地面300、400公里的近地軌道衛星,讓它重返地球是個好辦法,但距離赤道上空36,000公里軌道上,也有着很多各國地球同步衛星,就不那麼容易了,於是人們想出第二種處理報廢衛星的方法--「天葬」,顧名思義,是把衛星「掛」在遙遠天上。它和讓報廢衛星下降重返地球大氣層的方法不同,而是相反,控制它上升到比地球同步軌道更高的廢棄軌道,那裏被稱為「墓地軌道」或「墳場軌道」,「暫時」留在太空中。

「墓地軌道」夠高,距離地球很遠,衛星也稀疏。這樣做一方面可以為新發射的衛星騰出位置,另一方面防止退役衛星等出現突然狀況,例如爆炸或者突然脫軌,對運行中的其他衛星造成影響,保證其他衛星的安全。1997年,機構間太空碎片協調委員會(Inter-Agency Space Debris Coordination Committee,IADC)制定了一套規章,以保證地球同步軌道能夠保持「整潔」,沒有廢棄衛星。組織指定,地球同步衛星壽命終結時,應該被推進到同步軌道上空300公里處的「墳場軌道」。

除了運行在地球軌道上的航天器,離地球更遠的深空探測器,也會根據情況採用受控制下離軌的方法,然後所謂硬着陸在距離最近的天體上。這樣做,不僅能防止深空探測器出現突發狀況造成意外,影響到日後的航天器遇上危險,還能夠減少太空垃圾,保護太空環境,又能夠物盡其用。以月球探測器為例,中國的「嫦娥1號」、日本的「月亮女神1號」等月球探測器,在壽命末期完成任務後,便由人為控制下,在月球表面硬着陸。在「英勇犧牲」前的過程中,探測器逐漸接近月球表面,不僅能夠拍攝更多更清晰的月面照片,而且可以試驗測控技術,一舉多得。

對於受控制的航天器的處理,可以是「天葬」或「火葬」,那麼因故障不受控制的航天器又怎麼辦?除了暫時「忘記」,或者用導彈摧毁,這類航天器還可以在軌維修或者回收,但成本較高,廢棄的航天器或衛星必須有足夠價值才值得這樣做。例如「西聯星6號」(Westar VI),原本是美國一顆軌道通訊衛星,1984年由「挑戰者」號穿梭機帶上太空,但由於發動機提前熄火,衛星未能進入預定軌道。在太空無所事事約10個月後,「西聯星6號」由穿梭機「發現號」捕獲,並帶回地球。後來,經修理的「西聯星6號」被本港的亞洲衛星公司購買,改名「亞洲1號」衛星(AsiaSat 1),由「長征3號」運載火箭發射升空,重返太空發揮所長,執行任務,主要為中國及亞洲各國和地區提供通訊服務,促進了區內廣播技術發展,為亞洲的電視歷史揭開新一頁,大家也曾受惠。例如李澤楷的衛視頻道,發送平台都是「亞洲1號」。在太空飛過4,700多個日日夜夜,標誌亞洲正式邁入衛星通訊年代,「亞洲1號」在2003年完成使命退役。

太空垃圾日增 人類不可規避問題

「墳場軌道」與「尼莫點」的存在,暫時解決了退休役衛星與航天器等的最終去處,但人類依然有必要探索新一代太空垃圾的處理方式。近日,歐洲太空總署表示,將與瑞士私人公司合作,啟動太空碎片清除計劃,試圖在2025年開始,利用航天器收集太空垃圾帶回地球大氣層燒毁(請【按此】觀看「清理太空垃圾模擬動畫」)

今天,民營航天事業興起,衛星體積亦愈來愈小,數量愈來愈多,太空垃圾的處理,在很長一段時間將會成為人類不可避開,需要解決的問題。我們不能單單只顧放東西上太空,也要安排清道夫搞搞清潔,否則「外星人」或會來投訴。

撰文 : 馮兆寧 資深媒體人

欄名 : 寧看世界

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