垃圾掩埋場要蓋在哪?核廢料該往何處堆?人類活動所製造的垃圾已然成為20世紀後最頭痛的問題之一,而這「垃圾」問題也在不知不覺中蔓延到了外太空……

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photo credit: Miguel Soares CC BY-SA 4.0

太空垃圾顧名思義就是散佈在外太空的人造廢棄物們,這些廢棄物的來源大多是廢棄的人造衛星、火箭零件等。它們不會亂飛,而是乖乖沿著軌道繞行著,不過日漸增多的數量,以及極快的飛行速度卻可能逐漸威脅到正常運作的衛星、太空站,甚至我們的生活。

 

太空垃圾在哪

我們生活中常用的家電、汽車、電腦,甚至飛機等大型的機器都一定有壽命結束的一天,在外太空繞行地球的人造衛星當然也不例外。這些人造衛星可能因為燃料用盡、損壞而報廢,廢棄後大多就繼續繞著軌道無止盡地飛行。

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photo credit: NASA Orbital Debris Program Office, photo gallery Public Domain

目前地球周邊的太空垃圾主要集中在兩種軌道上,如上圖中,圍繞著地球赤道一圈的稱為「地球靜止軌道」,在此軌道上的飛行物飛行速度和地球自轉速度相同(因此相對在地球若在地球上一定點看,它是固定不動的),一些氣象衛星和多數的通信衛星、廣播電視衛星都在此軌道上。

另一種則是如雲狀分佈在地球周圍的「近地軌道」,離地表較近、飛行物的繞行速度也比地球自轉還快,大多數的觀測衛星、太空站都分佈在此。

太空垃圾的種類包羅萬象,除了壞掉的人造衛星、火箭、太空站等飛行物(*注)外,也有發現太空人不小心弄丟的手套、牙刷、攝影機等。

 

反正外太空又沒人生活,有垃圾會怎樣呢?

根據NASA統計,截至2016年7月為止他們已追蹤到一萬七千多個太空廢棄物,然而這些還只是體積夠大而能追蹤的數量;統計到2013年為止,共有17億片小於1公分的碎片、67萬片1到10公分的垃圾。

透過以下影片可以看到1957-2016年太空垃圾的數量變化:

這些垃圾的平均飛行速度是每秒10公里(作為參考,狙擊步槍子彈速度:最快約每秒1公里),而且從幾釐米大的碎片到幾公尺的大型零件都有,要是撞擊到正在運作的人造衛星或是太空船,都是非常危險的;假如垃圾們自己彼此相撞,也可能產生更多的垃圾碎片。

此外,如果這些太空垃圾繼續累積,總有一天會干擾到新的人造衛星或太空船的發射,甚至對太空人的性命造成威脅。

 

該怎麼清掃?

太空垃圾的清除問題在近十年間逐漸受到重視,包括美國、中國、日本等國家都已開始開發清除垃圾的方法。

日本在2016年曾利用一種連著纜線的機具,希望能透過纜線吸引太空中的廢棄物,將其減速後移至地球大氣層燒毀,不過最後仍宣告失敗。

去年美國NASA則計畫發射一種「魔毯」追捕快速飛行的垃圾碎片;這條「魔毯」只有0.1公分厚,片機不到一坪,他可以包裹太空中的碎片,並將它們帶入大氣層中燒掉。不過這個飛行器目前還有些技術上的問題正在解決中,未來有望能順利執行任務。

中國在今年初也發表了他們模擬利用雷射擊毀太空垃圾的計畫,他們模擬利用一座太空中的雷射站,瞄準太空垃圾發射雷射,進而讓這些廢棄物掉進大氣層燒毀。從模擬看來這計畫清除的效率非常高,不過目前其他國家擔心這座雷射站可能有軍事上的爭議(相當於在太中放了一座大砲啊),所以仍有很多待探討的空間。

除了以上計畫外,這幾年這些太空科學的強國都仍在致力開發新的技術中,希望能盡快找到有效率又安全的清除方法,讓這些與我們的生活已密不可分的太空科學也能永續經營下去。

 

 

*注:火箭等許多太空飛行物在起初設計時,會將其廢棄後的處理考慮在內,主要是透過使其墜入大氣層而燒毀的方式。不過很多時候這方式不見得能完全成功,且像太空站這種很大型的基地也只能讓它繼續飛、或是改變到較不會影響現有運行中飛行物的軌道上繞行。

 

 

§ 參考資料:

Wikipedia-space debris

中時電子報-纜繩發射不成功 日本清除太空垃圾實驗失敗

科技新報-NASA派出「阿拉丁魔毯」,追捕太空垃圾並「同歸於盡」

科技新報-中國想用雷射光清除太空垃圾,各國憂成強大軍事武器

 

 

 

PROFILE PHOTO CREDIT: David Shikomba CC BY-SA 3.0

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