几十年以来的太空探索活动,在太空中留下了大量的垃圾,所谓垃圾就是没有用的卫星、探测器,以及它们的碎片等。据美国宇航局估算,现在有大约50万个太空垃圾在地球上空以近3万千米的时速(也就是7.8千米/秒的速度)盘旋着,而且这些碎片还会在相互摩擦、碰撞和挤压下,变得更碎,更难以收拾。这就像地面上的一张废纸,可以轻易拾起扔到垃圾桶,但是撕成碎纸片撒到地下就不容易清理了。这样下去,地球上空将被垃圾们占满,卫星们将没有清净的轨道运行了。怎么办呢?
1.太空垃圾难清理
人类要想持续进行太空探索的话,必须想办法清理太空垃圾。确实,人们也一直在想办法。
有的科学家想到了太空清扫车,那就是发射一颗速度不断变化的卫星,把这些垃圾沿途收拢到自己内部。但这种方式的清扫能力有限,清扫车没有到的地方,垃圾们还是继续“逍遥”。
还有人用激光击落的方法,中国就曾用这种方法击落过自己废弃了的卫星。但这种方式对于较大的垃圾还可以,对那些“太空碎屑”就没奈何了,而且掌握不好的话,激光会把大块垃圾打成小块,这样不但没有把垃圾敲落,还相当于凭空增加了更多垃圾碎片。
2.把太空垃圾吹下来
人类该如何对付这些垃圾?现在美国宇航局盯上了美国密歇根大学的研究者提出的一个妙招:把太空垃圾吹下来!
试想,为什么太空垃圾都集中在地球高空大气异常稀薄的地方?因为如果太空垃圾在低空环绕地球运动的话,较浓的大气会对垃圾们产生很大的摩擦,阻碍它们的运动,逐渐使它们的速度降低,直到它们的速度不足而向下坠落,像流星那样,与大气摩擦,化成青烟。
既然大气的摩擦作用这么大,我们如果向大气稀薄的高空吹入气体呢?这股气流的速度方向是垂直于地面的,而太空垃圾的速度方向是平行于地面的,因此这股气流就会像低空大气那样,阻碍太空垃圾的运动,让太空垃圾最终栽下来,进入大气层,化为流星。
3.高空气流很给力
那么如何向高空吹气呢?太空垃圾的轨道,最低距离地面也有几百千米,高的距离地面几万千米。
研究者认为可以用类似鼓风机的强力气流炮,别看气流在地面附近能够吹过的距离不远,但是在空气很稀薄的高空,却可以冲到很远的地方。这就需要把气流炮抬到空气稀薄的空中,研究者认为氢气球就可以把气流炮抬到高空。氢气的密度只有空气密度的10%多,可以上升到地球上空十几千米的地方。如果气球采用柔韧的材料制造,气球在高空进一步膨胀,还可以上升到空气密度只有地面1%的30千米的高空,之后气流炮就可以工作了。它吸入空气,把空气压缩到很大的密度,然后朝向太空垃圾距离地球最近的那个点(地球卫星一般是以椭圆轨道运行,椭圆轨道一般都有距离地球最近的近地点)上喷出强力气流,由于阻力很小,气流可以冲到太空垃圾的轨道,从而起到阻碍它们运动的作用。
至于气流炮采用什么能量,研究者认为太阳能发电是最好的能量来源。当然这样一个气流炮还需要认真研制。不过,这个设想刚提出来,就被美国宇航局看上了,用它们处理没有在用卫星的垃圾轨道,那应该是很得心应手吧。