人類可能是目前已知唯一可以向太空扔垃圾的物種，這句話并不凡爾賽，甚至還有著一絲無奈。
我們還遠(yuǎn)遠(yuǎn)做不到低成本發(fā)送生活垃圾到太空，上面這句話里說的垃圾，指的是“廢棄或損壞的衛(wèi)星及碎片”，它們越來越多，靜靜地圍繞著地球轉(zhuǎn)動，變成一張名副其實(shí)的“網(wǎng)”。
如果人類把眼光放向更遠(yuǎn)的太空時代，可以這樣說，太空垃圾和生活垃圾問題同樣嚴(yán)重，區(qū)別只在于這些垃圾圍住的是城市，還是地球。
馬斯克的星鏈衛(wèi)星，科學(xué)家說約3%失效了
SpaceX的星鏈計(jì)劃自誕生之初就引起了超高關(guān)注，熱度一直不減，不僅因?yàn)檫@項(xiàng)計(jì)劃的大膽屬性，還因?yàn)樗A(yù)計(jì)發(fā)射的衛(wèi)星總數(shù)量達(dá)到了一個驚人的數(shù)字：42000顆。
之所以要發(fā)射這么多顆衛(wèi)星，是因?yàn)樾擎溣?jì)劃打算建立一個覆蓋全球的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，為地球上的用戶提供寬帶服務(wù)，一定程度上解決邊遠(yuǎn)地區(qū)和自然環(huán)境特殊區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)問題——在人煙稀少或人跡罕至的地方，建立時時需要人力維護(hù)的基站是不怎么經(jīng)濟(jì)的商業(yè)行為。
而根據(jù)歐洲航天局太空碎片辦公室（SDO）資料顯示，到2020年2月，地球軌道上大約有5500顆衛(wèi)星。
也就是說，僅一個星鏈計(jì)劃發(fā)射的衛(wèi)星總量，就是之前在軌衛(wèi)星總數(shù)的7倍多。
不管衛(wèi)星這個詞聽起來多么有科技感，說到底它仍然是一個大號的電子產(chǎn)品，還要經(jīng)歷升空和變軌等多種考驗(yàn)，出現(xiàn)故障是在所難免的事情。
▲圖片來自：NASA（Unsplash）
哈佛-史密松天體物理學(xué)中心的天文學(xué)家喬納森·麥克道爾對照了SpaceX和美國政府的數(shù)據(jù)后，推測目前已發(fā)射上天的800多顆星鏈衛(wèi)星中，有大約3%可能已經(jīng)失效，失效的衛(wèi)星“可能已經(jīng)解體或墜入大氣層燃燒”。
3%的低故障率，為什么還會引人擔(dān)憂？
天文學(xué)家喬納森·麥克道爾表示，3%的故障率是一個正常的水平，而SpaceX認(rèn)為故障率只有1%左右，也就是說，SpaceX也認(rèn)可故障存在并承認(rèn)了故障已發(fā)生的事實(shí)。
如果按3%的故障率推算，42000顆衛(wèi)星中大約會有1260顆失效，如果按1%的故障率算，這個數(shù)字為420顆。
▲電影《機(jī)器人總動員》展示了被失效衛(wèi)星包裹的地球
根據(jù)歐洲航天局太空碎片辦公室（SDO）資料顯示，到2020年2月，有大約3200顆失效衛(wèi)星，而在此之后僅星鏈計(jì)劃一個項(xiàng)目的故障失效衛(wèi)星，可能就達(dá)到了人類幾十年失效衛(wèi)星總數(shù)的12%–38%。
目前世界各國都在籌建太空互聯(lián)網(wǎng)，即將發(fā)射的衛(wèi)星數(shù)量呈幾何級上升。有科學(xué)家預(yù)測，未來計(jì)劃發(fā)射的衛(wèi)星總數(shù)可能超過10萬顆，無論按按3%還是1%的故障率算，失效衛(wèi)星都是一個龐大的數(shù)字。
離開總數(shù)談發(fā)生率，都是……
太空那么大，容不下失效衛(wèi)星？
不少人覺得，衛(wèi)星很小，太空很大，衛(wèi)星對于太空來說連一顆沙子都算不上，失效了也就失效了。
但實(shí)際上失效的衛(wèi)星就像一顆顆定時炸彈，隨時可能給其它衛(wèi)星帶來毀滅性的傷害。
▲太空中的高速碎屑?xì)薮?圖片來源：《星際穿越》電影
這里面涉及到幾個關(guān)鍵詞：軌道、碰撞和碎屑，當(dāng)這三個因素聚在一起的時候，失效衛(wèi)星就是個讓人頭大的問題。
1.衛(wèi)星軌道和頻率資源越來越稀缺
地球同步軌道位置十分稀缺，再加上衛(wèi)星之間需要保持間隔避免無線電干擾，「太空很大可以隨便塞衛(wèi)星」并不能實(shí)現(xiàn)。
為了緩解軌道資源緊張，國際電聯(lián)會根據(jù)各個國家領(lǐng)土面積和人口等多重因素來分配衛(wèi)星軌道位置，就像現(xiàn)在一線城市上車牌一樣，路只有那么多，先上牌的人多了，后上牌的人競爭就會更加激烈。
失效衛(wèi)星也會占用軌道，浪費(fèi)了寶貴的資源。據(jù)北京日報(bào)報(bào)道，中國的北斗衛(wèi)星之所以「搶在最后四小時發(fā)射升空」，也是因?yàn)檐壍篮皖l率資源因素。
▲北斗衛(wèi)星示意圖.圖片來自：北斗導(dǎo)航系統(tǒng)官網(wǎng)
這是因?yàn)?000年4月18日國際電聯(lián)批準(zhǔn)了中國申報(bào)的導(dǎo)航衛(wèi)星頻率和軌道，「北斗」二號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)入了國際電聯(lián)的頻率總表，正式取得了合法地位。不過，根據(jù)國際規(guī)則，如果不在登記后的7年里，即2007年4月17日之前使用，該頻率就過期了。
2.失效衛(wèi)星更容易導(dǎo)致碰撞
成功發(fā)射且正常服役的衛(wèi)星受信號控制，可以變軌、避讓、調(diào)節(jié)角度，而失效衛(wèi)星再也不受人控制，基本就是「隨緣」飄在太空中，還會因?yàn)榈厍驍z動（一種因受其它天體的吸引或其他因素的影響在軌道上產(chǎn)生的偏差）而偏離軌道。
很多失效衛(wèi)星是被遺棄的狀態(tài)，再也沒有人關(guān)心它們，也不知道它們究竟繞著地球轉(zhuǎn)到哪里了，這大大增加了新發(fā)射的衛(wèi)星和失效衛(wèi)星碰撞發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。
比如2009年12月，中國發(fā)射的長征四號火箭的第三級和前蘇聯(lián)1989年2月發(fā)射的廢棄衛(wèi)星，在南極上空991公里處差點(diǎn)高速相撞，兩者最接近時，距離可能只有12米。
▲擦肩而過
3.碰撞后的碎屑重復(fù)導(dǎo)致上述兩個問題
發(fā)生碰撞后會，失效衛(wèi)星會產(chǎn)生大量的碎屑，大部分碎屑會分散在失效衛(wèi)星的軌道里繼續(xù)繞著地球轉(zhuǎn)，既占用軌道資源，又會增加碰撞的概率，小部分碎屑會散射出去飄蕩在太空里。據(jù)科學(xué)家推測，目前毫米級以上的碎屑可能數(shù)以億計(jì)。
▲歐洲航天局制作的碎屑推測圖
這些碎屑威力有多大呢？
在高300–450公里的近地軌道上時，太空碎屑的運(yùn)行速度可能達(dá)到每秒7–8公里。當(dāng)它們在36000公里高度的地球靜止軌道上時，速度則高達(dá)每秒3公里。
如果兩個每秒7公里飛行速度的物體在太空相撞，10厘米左右的碎屑可能破壞整個航天器或衛(wèi)星，1厘米左右的碎屑可能擊穿太空艙，即使是地球上毫不起眼的1毫米左右的碎屑，都可能造成傷害。
一塊10克重的太空垃圾撞上衛(wèi)星，相當(dāng)于兩輛100km/h的小汽車相互碰撞，衛(wèi)星可能在1.5秒內(nèi)被打穿或直接擊毀，還會直接威脅到航天員的生命安全。
國際空間站就是衛(wèi)星碎屑的活靶子，2016年4月，國際空間站上的對地觀景臺玻璃出現(xiàn)了一個直徑7毫米的裂紋，正是被一塊小碎屑擊中產(chǎn)生的。
▲想象一下玻璃瞬間碎裂的后果
解決失效衛(wèi)星，大部分靠天
失效衛(wèi)星潛在隱患這么大，怎么解決呢？
答案是：大部分靠天。
1.遺棄法
回收風(fēng)險(xiǎn)大，成本高，失效衛(wèi)星最終的命運(yùn)就是孤零零地繼續(xù)圍繞著地球轉(zhuǎn)動。人們唯一能做的就是等待衛(wèi)星自己逐漸分解，或者慢慢墜入大氣層燃燒殆盡，周期一般較長，可能需要幾十年。
2.火化法
設(shè)計(jì)衛(wèi)星之初，部分衛(wèi)星預(yù)留了一部分電量和燃料，等待衛(wèi)星瀕臨失效的時候，點(diǎn)燃所剩無幾的燃料，把衛(wèi)星推向大氣層燃燒。
▲星鏈計(jì)劃官網(wǎng)介紹，衛(wèi)星壽命終止時，會利用機(jī)載推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行離軌
不過，衛(wèi)星是一個精密化設(shè)計(jì)的儀器，內(nèi)部空間寸土寸金，看似簡單的留后門操作，可能會帶來成本上升或風(fēng)險(xiǎn)增大等問題，所以有很多衛(wèi)星是沒有這個設(shè)計(jì)的。
3.太空葬
有些衛(wèi)星屬于中高軌道衛(wèi)星，離地球大氣層太遠(yuǎn)，最終被推向的不是大氣層，而是太空。
不過由于一般衛(wèi)星預(yù)留的燃料很少，不足以讓失效衛(wèi)星飛向太空深處，僅僅是飛向不重要或用不著的太空軌道，仍然會圍繞著地球。
4.主動清理
2016年6月25日中國長征七號成功發(fā)射，一臺名為遨龍一號的空間碎片主動清理飛行器一同進(jìn)入太空，被譽(yù)為太空清道夫，可以用機(jī)械臂抓取衛(wèi)星和太空碎片，帶入大氣層燒毀。
除了用機(jī)械臂抓取，還有噴射網(wǎng)捕獲失效衛(wèi)星，激光射擊失效衛(wèi)星等方法?？梢赃@樣說，「保守療法」仍占多數(shù)，主動治療手段也越來越多。
前進(jìn)！前進(jìn)！前進(jìn)！
俄國科學(xué)家齊奧爾科夫斯基說過：地球是人類的搖籃，但是人類不能永遠(yuǎn)生活在搖籃里。
隨著社會進(jìn)步，人類享受著地球搖籃保護(hù)時，也面臨著部分資源短缺的境地，生產(chǎn)力和生產(chǎn)水平的提升總是受限于人類文明的發(fā)展客觀進(jìn)程，不斷催生不可調(diào)和的資源矛盾，最終走向經(jīng)濟(jì)危機(jī)甚至戰(zhàn)爭。
如果我們能進(jìn)一步探索和開發(fā)太空資源，一定程度上可以緩解或解決這種地球病。發(fā)射衛(wèi)星是人類真正走入太空的第一步，無數(shù)個紀(jì)元以后，必將被新人類載入史冊。
只是當(dāng)人類真正打算移民到太空另一顆星球時，如果那些漂浮在地球上空的成千上萬顆的失效衛(wèi)星，變成了人類征戰(zhàn)太空的最大絆腳石，那就太黑色幽默了。
無論是探索太空，還是清理太空垃圾，我們的選擇只有一個：前進(jìn)，前進(jìn)，前進(jìn)！