都亨 中國科學院空間中心研究員、中國空間碎片行動計劃前首席科學家
歐洲航天局（ESA）日前公布了近地軌道區域的太空垃圾合成圖片。美國全國研究委員會公布報告稱，地球上空的太空垃圾數量已經達到“臨界點”
當大多數人還不清楚“空間碎片”為何物時，9月24日美國報廢衛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的公布數據，目前會對人類空間活動產生影響的空間碎片，就有近2萬個。
9月29日晚上，中國首個空間試驗平臺天宮一號將在酒泉衛星發射基地發射升空。在遙遠的太空中，“天宮”將預計用時兩年，完成和“神八”、“神九”以及“神十”的空間交會對接。這次任務中，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”將如何應對空間碎片的威脅？與“神八”、“神九”、“神十”對接會不會受空間碎片的影響？中國科學院空間中心研究員、中國空間碎片行動計劃前首席科學家都亨就這些問題接受了晨報記者的專訪。“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”
●一個只有幾毫米長的碎片，就有可能毀滅一個航天器
●被碎片撞擊概率跟航天器的體積及在太空運行的時間成正比
當大多數人還不清楚“空間碎片”為何物時，9月24日美國報廢衛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的公布數據，目前會對人類空間活動產生影響的空間碎片，就有近2萬個。隨著人類空間活動的增多，殘留在太空各個軌道中的太空垃圾也會日益增多。
9月29日晚上，中國首個空間試驗平臺天宮一號將發射奔向太空，“天宮”飛天之旅會不會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行的時間成正比。“天宮一號要在軌道運行兩年，其體積和重量也與之前的‘神舟’不同，被撞擊的概率更高。”
據都亨介紹，目前空間碎片在太空中主要有3個集中分布區。“第一個區域是地球同步軌道，距離地球表面3.6萬公里。第二個區域是距離地球表面1000公里左右的近地軌道。在這兩條軌道之間還有個密集區，就是人類發射應用衛星最多的區域，俗稱‘中軌道’”。盡管空間碎片本身沒有動力，但其在太空中的移動速度卻很快，一般在每秒8公里左右。“很小的一個碎片，只有幾毫米長，就有可能毀滅一個航天器。”
發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大
●除了在軌躲避，給航天器加裝護甲也是防范的主要措施
天宮一號承載著中國航天的夢想，無論是其發射，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鍵。“發射窗口的選擇就必須考慮到這一點。大型的空間碎片都有其軌道，我們要算準自己的航天器在發射及進入軌道的過程中不會與之相撞。”
天宮一號承擔的最主要任務就是與“神舟”系列飛船完成對接，兩個不同的航天器都會受到碎片的威脅。“如果確實發現有撞上碎片的可能，那么或者‘天宮’或者‘神舟’，就需要改變原先軌道進行躲避，這樣交會對接就無法完成了。”都亨向記者分析說，雖然威脅存在，但通過技術手段完全可以避免。“碎片和航天器的運行速度都很快，如果監測發現有相撞的可能，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，因為存在軌道的誤差。就像打靶一樣，瞄準的是靶心，可能射出去只有8環。放在太空而言，如果差之毫厘就會失之千里。”都亨說，誤差的存在就要求躲避碎片必須將范圍擴大，留得余地要大。“你以為不會撞上的，也有可能因為軌道的誤差而相撞，所以必須將安全范圍擴大。”
“就目前來看，最有效可行的方法就是躲。”都亨表示，如果可以詳細且完整地知道每一個空間碎片的軌道數據，那么通過調整軌道躲避撞擊很容易就能實現。“但難就難在，目前我們還沒有自己的數據來支持。”
除了在軌躲避，給航天器加裝護甲也是防范空間碎片的主要措施。“一些幾毫米的碎片，有一層鋼板保護的話可能就不會對你構成威脅。裝甲越厚，安全系數也就越高。”但加裝護甲也有很多局限，會對航天器實現自身功能造成影響，且重量增加也就需要更大推力的火箭才能完成發射。
建自己的數據庫是長遠之計
●目前只有美國有最全、最準的碎片數據，但其公布時在數量和精度上會有很大保留
●通過地面雷達觀測，且要盯牢運行軌跡，技術難度很大
目前人類觀測空間碎片的軌道運行，只能通過地面觀測的手段完成。“這是個長期且艱巨的工作，目前只有美國人手里有最全、最準的碎片數據。”談及這個話題，都亨顯得憂心忡忡。“雖然按照國際空間條例，美國會公布一些數據給其他國家使用，但其公布的數量和精度，卻有很大保留。”
目前人類已經能夠大致了解各種規格的空間碎片有多少，如何在太空中運行，并測算出相應的撞擊概率，“這些主要都來自美國的監測網，他們可以跟蹤兩萬個空間碎片的蹤跡。但現在他們公布出來的，精度較低，而且他自己航天器密集區的數據完全不公布。”如果考慮到太空事業的長遠發展，建立中國自己的碎片監測數據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，通過地面雷達的觀測手段，要看到幾千公里外的太空中一個幾厘米甚至幾毫米的空間碎片，還要盯牢其運行軌跡，技術難度非常之大。“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“從無到有”的第一步
天宮一號試驗成功，將在完成與“神八”、“神九”、“神十”的交會對接后，使得中國成為繼美國、俄羅斯之后第三個獨立掌握這一技術的國家。按照我國的航天發展規劃，在2016年之后將陸續發射天宮二號、天宮三號，到2020年將建立自己的多艙式空間站。美國媒體曾報道稱，10年后中國“天宮”或將成為全球唯一的空間站。
“擁有自己的空間站，因為它可以長期在空間運行，我們能做很多以前做不了的工作。但空間站的實際效益究竟多大，還有待時間檢驗。”都亨告訴記者，現在俄羅斯已經不再進行空間站方面的研發，美國雖然建過兩個空間站，但目前的處境也十分尷尬。“美國人當時對進行空間站試驗非常熱衷，但從現在來看，也沒有取得很大進展。”未來的空間站究竟何去何從？從擁有這一技術的俄美兩國來看，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，發射天宮一號的最大意義，就是解決了中國航天事業空間站技術從無到有的第一步。“我們先要解決的是有沒有的問題，然后才能考慮怎么去用”。（張源）
