太空垃圾氾濫 解決問題極度棘手

【明報專訊】瑞士初創公司ClearSpace最近與法國亞利安航太公司（ArianeSpace）簽訂了協議，計劃使用後者的「織女星C」（Vega C）輕型火箭，將該公司的太空垃圾自動捕捉衛星發射進入太空軌道，進行捕捉太空垃圾的試驗。

這次任務稱為ClearSpace-1，目標是要捕捉一枚在2013年發射的「織女星」（Vega）輕型火箭遺留在大約800公里高的太空軌道中的二級有效載荷適配器Vespa，後者重達112公斤。據悉，由ClearSpace研發的太空垃圾自動捕捉衛星擁有4隻多關節的機械臂，可以捉住大件的太空垃圾，將它拖離軌道，讓它重新跌回地球大氣層，並且在過程中燒毀。據報道，歐洲太空局（ESA）將會為這次任務負擔8600萬歐元（約1.02億美元），但相信仍不足以抵消所有成本，ClearSpace還需要尋找其他商業贊助。

長度逾10厘米者已逾3萬件

根據歐洲太空局的估計，地球軌道上有大約3.65萬件長度超過10厘米的碎片，還有100萬件長度在1厘米至10厘米之間的碎片，以及3.3億件長度在1毫米至1厘米之間的碎片。至於在軌運行的人造衛星，則有大約6500枚。估計到了2020年代末期，還會增加至超過2.7萬枚。很明顯，正如ClearSpace總裁Luc Piguet所說，現時人類將各種物件（包括人造衛星和火箭碎片等）送入太空的速度，遠遠超過了那些物件自動跌回大氣層燒毀的速度。

可以想像，太空垃圾和人造衛星或者太空站相撞的機會將會愈來愈高。將來，某些軌道的部分範圍甚至有可能因為太空垃圾的密度太高，而無法使用。事實上，據報道，國際太空站（ISS）自服役以來，為了避開大件的太空垃圾，已經調整過軌道數十次之多。

1994年，一枚稱為「櫻桃」的法國衛星，就因為被一件火箭發動機的碎片擊中，而偏離了正常軌道。2009年，美國的「銥星33」通訊衛星更加與俄羅斯廢棄多年的「宇宙2251號」衛星在太空中相撞，兩枚衛星都粉身碎骨，成為人類歷史上第一宗人造衛星之間嚴重相撞事件。

那麼，ClearSpace的4爪機械人衛星是否就能夠完全解決太空垃圾問題？個人認為，沒有那麼簡單。首先，以該衛星的外型設計來看，它只能夠抓住體積較大的太空垃圾，對於體積較小的太空垃圾，基本上是毫無作用。其次，該衛星每次發射之後，可以在軌道上逗留多久，可以執行多少次捕捉太空垃圾、將它們拖離軌道、讓它們跌回大氣層的任務，ClearSpace至今都未有清楚說明。由於捕捉太空垃圾時，往往需要調整高度和方向，甚至加速減速等，這將會加速燃料消耗，令該衛星的在軌時間大大縮短。所以，估計該衛星的在軌時間會比一般通訊衛星短很多。第三，即使假設ClearSpace的4爪機械人衛星是一個比較好的解決方案，何時可以大量服役，也是未知數。據悉，ClearSpace之前已經多次推遲發射時間。這次最新公布的發射時間，更是不早於2026年下半年。

缺互信機制 料影響試驗進度

其實，各國都早已意識到，太空垃圾累積問題將會越來越嚴峻，構思了多種解決方案。除了好像ClearSpace和以前的太空穿梭機般使用機械臂捕捉之外，還包括：太空拖網、「魚叉」、「風帆」等。它們的設計都是將捕獲的太空垃圾拖回到地球大氣層燃燒分解。

另一種構思則是將太空垃圾縮小，或者驅離比較擠擁的軌道。例如，美國構思過，利用激光來照射太空垃圾，令它們燃燒縮小。俄羅斯專家則提出，利用等離子體火焰來噴射太空垃圾，令其移離現有軌道。

美國佛羅里達州有工程師則設計了一款「太陽能立方體衛星」原型機，使用一支緊湊型機械臂捕捉其10厘米範圍內的自由飄浮物體。這款微型衛星裝置有一片可以展開的太陽能板，只要其硬件運作正常，就可以利用太陽能運作多年，但問題是捕捉範圍太小。

總括來說，暫時還沒有一個非常有效而又成本效益理想的方案。更大的問題是，所有捕捉、燒毀或移除太空垃垃的技術方案，其實都非常敏感。在現時這個有如重啟冷戰的國際政治格局中，任何一方試驗這種方案，都會被另一方懷疑具有軍事目的。將來中俄歐美等能否就清理太空垃圾問題，建立一套互信機制，可能比技術和成本問題更難解決。

明報記者 薛偉傑

[薛偉傑 科技觀潮]