自1957年发射第一颗人造卫星以来，人类探索太空的历史已有60年，近6000次发射将超过8000颗卫星送入地球轨道。

    这么多卫星去哪了？运行过程中是否有物体遗留在太空？它们有没有危害？要怎么处理？我们将通过三期漫画，为大家介绍这些太空“垃圾”所包含的科学知识。

    一、空间碎片的来源

    空间碎片是指太空中人造的无功能物体，是人类航天活动的垃圾产物。简单来说就是失效卫星、火箭残骸、卫星运行过程中产生的垃圾、卫星和火箭残骸的破裂或解体产生的物体，以及以上这些物体间发生碰撞产生的物体等。

    越是卫星密集的轨道，空间碎片数量越多。高度2000公里以下的近地球轨道LEO，20000公里左右的中地球轨道MEO，36000公里左右的地球同步轨道GEO是空间碎片的密集运行区域。

    目前能够被跟踪到的大于10厘米的空间物体超过了20000个，这些空间物体中只有约5%是仍在工作的卫星，其余95%都是空间碎片，主要包括15%失效的卫星、18%运行相关的碎片和火箭残骸、62%的解体碎片。

    小尺寸的空间碎片数量居多。据估计，目前1厘米的空间碎片超过50万个，而大于1mm的碎片已超过1亿个。

    二、空间碎片的危害

    卫星运行时遭遇大大小小空间碎片的频率很高，而不同尺寸的空间碎片对卫星的危害程度是不同的。

    01超高速撞击的巨大破坏力

    地球的卫星和太空中的空间碎片，通常以第一宇宙速度运行。以此速度运行着的卫星，如果不幸被一块1厘米的小碎片撞到，所造成的破坏，与被一辆1吨重的轿车以50km/h的速度撞击航天器的效果相当，卫星几乎会粉身碎骨。

    即使小至毫米和微米的碎片，对卫星的在轨运行也会带来极大的危害，大量小碎片与航天器碰撞，会造成卫星表面的砂蚀或穿孔、改变卫星表面性能或造成器件损伤，甚至彻底毁坏。

    02大型碎片陨落的威胁

    空间碎片还可能对地面人员及财产安全造成威胁。每年都有400个左右的空间碎片进入大气层，其中的大型碎片，将严重威胁地面安全。

    众所周知，低轨道碎片由于受到大气阻力的作用，其高度会逐渐降低。当运行到120公里以下高度区域时，会加速下降直至进入地球大气层。大部分碎片受大气摩擦会被烧毁，偶尔一些未被烧蚀的大碎片将掉落到地面，这些类似陨石的“天外来客”一旦落到人口稠密区，将有可能造成人员的重大损伤或建筑物的损毁。

    由于陨落地点和时间的极大不确定性，每有大型碎片陨落，全球各国都会将其作为重大威胁事件给予极大关注。如2011年，一颗如公共汽车大小的，美国高层大气研究卫星的陨落，就引起了全球恐慌。所幸最终落入海洋，未产生损伤；发生在2018年4月的“天宫一号”再入事件，也同样引起了全球的关注。

    大大小小的空间碎片陨落事件每天都在发生，其中不乏大型失效卫星和碎片，它们对人类的威胁时刻存在。

    03可怕的“雪崩效应”

    由碰撞解体事件产生的大量空间碎片，它们在太空高速飞行，增加了再次发生碰撞的可能性，碰撞碎片的不断产生，对有限的轨道资源构成了严重威胁。

    当某一轨道高度的空间碎片密度达到某一临界值时，碎片之间极有可能产生可怕的链式碰撞，引发“雪崩效应”，导致空间碎片数量急剧增加，卫星轨道资源将会遭到永久性破坏，人类对太空的探索和利用将不得不终止，这种现象称为“凯斯勒效应”。

    好啦，空间碎片的来源和危害已经为大家介绍完毕，大家是不是为太空中运行的卫星开始担心啦？想不想知道卫星如何避开这些威胁？科学家又是如何应对大型碎片陨落事件呢？精彩内容且听下回分解。

    作者简介：刘静，国家天文台研究员，国家航天局空间碎片监测与应用中心副主任，国家空间碎片科研专项专家组副组长（兼预警和数据应用组组长）。机构间空间碎片协调委员会环境和数据库组中国代表，2011至2012年任该组主席；2011年至2018年任联合国外空长期可持续性工作组专家，代表中国参加外空碎片规则谈判。

    原文提供：刘静

    文字改编：阿呆

    漫画绘制：元博