江飛宇Science》軌道碎片比你想的多！ 新創公司開發「太空垃圾袋」

太空新創公司正在設計太空垃圾袋，可以清理軌道的太空碎片與壞掉的人造衛星。此圖只是幽默呈現的太空清理，並非真實的科學畫面。(圖/shutterstock)

中國大陸的「神舟20號」太空船，因返回艙被太空碎片擊中，推遲了回程時間。各界都在討論要如何太空救援，所幸最新的發展是，太空人還有其他的返回艙(神舟21號)可以回家。這起事件再次突顯了太空軌道已經愈來愈髒亂了，已嚴重影響太空任務的安全。如何清理軌道垃圾，逐步成爲太空產業的重要發展方向。

我們在書本或電腦上看到的太空照片，看到太空人飄浮在藍色的地球上空，是那樣的深邃而靜謐，似乎一切都靜止着。但其實這完全是錯覺，地球軌道上的物體，其移動速度至少每秒7.9公里(時速28440公里，即「第一宇宙速度」，這是最低速度，現在的衛星都比這數值要快)。在這種速度下，即使很輕很小的物體，迎面撞上所造成的動能也都會成非常危險的貫穿力。

如果放任太空垃圾持續飄蕩，那麼大量的太空碎片可能會把地球給包裹住，再也沒有安全的太空航行軌道，這就是凱斯勒現象。(圖/shutterstock)

從1950年代蘇聯發射首枚人造衛星「旅伴一號」(Sputnik-1)進入軌道以來，地球軌道上有上萬枚衛星，其中也不乏任務失敗的衛星，報廢的衛星，燃料用盡的火箭，這些都成爲太空垃圾。

1978年，美國科學家凱斯勒（Donald J. Kessler）提出一種「太空垃圾連續反應」的假說，如果太空碎片撞到衛星，造成更多的碎片，這些碎片又撞到其他正常衛星，將其損壞又持續產生太空碎片，這就是著名的「凱斯勒效應」(Kessler Syndrome)。

不幸的是，他的預言是對。最著名的碰撞案例發生在 2009 年，美國銥衛星 33 號，和已報廢的俄羅斯宇宙 2251 號衛星相撞，產生了數千塊大於 10 公分的碎片。

根據歐洲太空總署的統計模型估計，有 110 萬塊 1~10 公分的碎片，在地球低軌道上以每小時4萬公里的速度飛行，嚴重影響了太空航行安全。

太空新創公司TransAstra 提出的捕獲太空垃圾的衛星，可以把它看成垃圾桶衛星，垃圾桶裡裝着以防彈材料織成的強韌回收袋。(圖/TransAstra )

一間航太新創公司TransAstra Corporation，正在開發了一種創新的太空垃圾捕獲袋，我們可以視爲太空垃圾的專用垃圾袋。

TransAstra首席工程師塔爾倫(Thibaud Talon)表示：「捕獲袋由凱夫勒纖維(Kevlar，著名的防彈材料)和鋁合金製成，具有防漏功能，可安裝在太空航行器上，並在目標附近釋放。」

「這項技術的妙處在於，我們幾乎可以捕獲任何能裝進袋子裡的物體，無論是小行星還是衛星。」

爲了實驗捕獲袋的可行性，TransAstra在幾個月前將捕獲袋運上國際太空站的商業區域：旅行者科技公司（Voyager Technologies）的「主教號氣閘艙」(Bishop Airlock Module)，進行太空實驗。

「主教號氣閘艙」是一個獨立在國際太空站以外的商業太空艙，可以進行減壓以模擬太空環境。研究團隊使用位於主教氣閘艙內的四臺攝影機，以及捕獲袋內的一臺攝影機來觀察捕獲袋的展開過程，好消息是，實驗獲得成功。

TransAstra 執行長塞西爾( Joel Sercel) 表示：「我們先前已經在地面真空環境進行了廣泛的測試，但只有在微重力環境，才能確定它在太空的工作也能正常發揮。」

收集袋就像一個撈魚網一樣，先飛到目標位置，打開收集袋，使其裝袋，然後關閉袋口。收集袋還可以再次打開，捕獲多塊太空碎片。捕獲完成後，看是要往地球丟棄，使其在大氣層內燒盡，或是在未來重新利用，這就要看將來太空回收產業的發展。

據TransAstra公司的設想，未來有可能在地球軌道上成立「資源利用站」，在那裡可將潛在的危險轉化爲有用的資源。因爲太空碎片本身都是昂貴的太空材料，它們的生產成本都很昂貴，如果能再次利用，將是很有前景的商業生意。