向垃圾宣战！2050年，太空回收站有望清理100万颗太空垃圾

　　编者注：本文作者是诺丁汉大学（University of Nottingham）基础工程和物理科学教学副教授Jez Turner。
　　包括工作卫星、＂退休＂卫星以及曾用于宇宙探索的旧火箭在内，大约有2.2万个大型物体环绕着地球运转。如果把所有所有物体计算在内，上至宇航员在太空遨游时丢弃的设备，下至卫星碰撞产生大小约为1厘米的碎片，那么地球轨道上大约有100万颗太空垃圾。
　　当然，这个数字可能也只是保守估计。随着卫星和火箭发射数量逐年上涨，它们与太空垃圾相撞的可能性也越来越大。一颗卫星的故障可能导致电视信号异常，增大天气预报的误差，造成飞机无法正常航行，或者人们很有可能根本意识不到一场龙卷风正在逼近。
　　清理太空垃圾无法一蹴而就，一个长期的解决方案迫在眉睫。一个由世界各地大学学者组成的联盟——Gateway Earth Development Group提议，将这一潜在的灾难转变为一种资源：一个可以回收旧卫星和其他垃圾的全功能空间站——Gateway Earth将于2050年前启动并运行。
　　卫星的主要轨道有两种：近地轨道（LEO）和地球同步轨道（GEO）。近地轨道与距球相距约200至1000公里，国际空间站和数千颗其他卫星每90分钟在此环绕地球一周。地球同步轨道则位于3.6万公里的高空，作用力使卫星停留在轨道内相同的位置。地球同步轨道上的卫星相对于地球上方的某一点静止，因此这使得它们对天气预报和通信的作用巨大。
　　异常拥挤的近地轨道极大地增加了碰撞风险，碎片数量之大使其足以与其他卫星相撞，而碎片数量也由于连锁反应越来越多。最终，整个轨道可能由于碎片过量陷入瘫痪。目前，尽管大量碎片已经散落在近地轨道，但是碎片移除技术也已经处于开发和测试阶段。然而，对地球同步轨道而言，情况要复杂得多。
　　在地球静止轨道，当一颗卫星的生命接近尾声时，其所有者会将其置于一个更高的＂墓地＂轨道上，使其漂浮在距离国际商定保护区约300至400公里处。但是在地球静止轨道中，只有80%的＂退休＂卫星能够进入＂墓地＂轨道。剩下的20%则需紧急处理，此时，太空回收设施就发挥了作用。
　　＂墓地＂轨道实际上相当于一个无人看管的废弃垃圾场，明亮的闪光依稀可见。据称，未用尽的燃料或未降解的电池可能引发卫星爆炸，而爆炸碎片将落回地球静止轨道，并对轨道上的卫星产生威胁。
　　当前的法律并不支持集体解决太空垃圾问题。哪怕一颗失控的卫星正朝着一颗运行正常、价值数十亿美元的卫星飞去，国际协议也禁止在未经卫星所有者许可的情况下采取行动，即便可能仅需一架无人机介入就能将其送入＂墓地＂轨道。
　　通过修复、再利用或回收地球轨道上的卫星和＂太空垃圾＂，这种材料可以用来建造未来的航天器或探测前哨站，比如月球基地。使用漂浮的垃圾不仅免去了发射成本，同时减少了太空垃圾。这相当于在英国建造房屋时就地取材，而不是从澳大利亚进口砖块。
　　回收卫星不仅可以为更多的太空建设提供原材料，还可以为其提供资金来源。研究表明，在离地球150公里远的轨道上，Gateway Earth可以进入整个地球静止轨道。必要时，整个卫星都可以由太空无人机送入太空回收中心进行处理。
　　提供这些服务每年可创收逾80亿美元，但是相应的太空回收法早已过时、有待修改。幸运的是，联合国正在为此努力。
　　即使卫星无法继续使用，但外壳另有用处。从太空垃圾中回收的一些材料经过研磨，可用于Gateway Earth的三维打印辐射屏障。研究表明，15年后，废弃卫星太阳能电池板的效率下降到24%左右。因此，可以收集这些电池板为空间站提供动力。
　　Gateway Earth或新卫星上可以重新安装一些在太空中制造的最先进的照相机，这样一来，就可以监测出太空中可能与地球相撞的小行星。随着卫星部署和使用业务的惊人增长，在轨道上建立一个能够管理所有卫星的前哨站将变得至关重要。
　　在未来，Gateway Earth有望成为太空酒店、卫星和航天器设施，以及行星间的航天器燃料中心。我们需要一个类似于＂蓝色星球2（Blue Planet 2）＂的机遇，向人类敲响警钟。虽然来日方长，但是清理地球轨道的计划必须马上付诸行动。在未来十年内，计划将发射150颗新的地球静止轨道卫星，这将大大增加碰撞的风险。