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那不是小行星,那是垃圾!


旭旭堯堯太空垃圾分布示意圖。每一個太空垃圾的位置是參考自真實數據。但尺寸則放大非常多倍。SO:跨越時代的太空垃圾近地天體泛指那些會驚險掠過地...

- 2021年2月07日20時55分
- 科學文摘 /

旭旭堯堯

太空垃圾分布示意圖。每一個太空垃圾的位置是參考自真實數據。但尺寸則放大非常多倍。

2020 SO:跨越時代的太空垃圾

近地天體泛指那些會驚險掠過地球(最近距離小於1.3天文單位)、而且繞行太陽的天體。2020年9月17日,發現了一顆近地天體(Near-Earth Object)、命名為2020SO。根據觀測與計算,這顆天體經過地球附近時,會因為地球重力而繞行地球,短暫地成為地球的另一顆月亮。它並不會待太久,根據推估,2021年的2月它將脫離地球的重力場、繼續繞行太陽。近地天體多半是小行星或彗星,目前觀測到的有上萬顆!它們然而這顆2020 SO似乎有些不同、引來科學家的注意。

這一顆天體有什麼樣的特別之處呢?

疑點一:軌道。大多數的小行星或彗星都以很扁長的橢圓軌道著繞行太陽。可是2020 SO繞行太陽的軌跡卻非常接近圓形、軌道面也跟地球軌道面幾乎重疊。換句話說:幾乎與地球軌道重疊

疑點二:速度。這顆天體繞行太陽一圈大約387天,跟地球的365天非常接近。

因為上面說的這兩個疑點,天文學家猜測2020 SO可能是地球上做出來的東西,而不是宇宙中其他地方自然產生的。後來觀測了光譜之後,還發現這顆天體的成分竟然有不鏽鋼,讓人更加懷疑它是個人工制品,畢竟要找到宇宙中天然的不鏽鋼還真不容易。

圖1:太陽系內部分天體軌跡。中央位置是太陽,淺藍色軌跡是地球、白色軌跡是近地天體2020 SO。這兩個軌跡非常接近。

答案揭曉!美國近地天體研究中心(Center of Near-Earth Object Studies)分析並與過往數據比對之後,證實2020 SO的真實身份其實是1966年登月太空船“測量員2號(Surveyor2)”當初所使用的加速火箭!測量員2號是月球探測計劃的其中一台登月車,在1966年發射升空,好不容易抵達月球,卻在著陸時失去控制而墜毀。而幫助這台太空船噴進的加速火箭就這樣在脫落後繞著太陽公轉、成為太空垃圾,並在54年後的現在與地球重逢。

圖2:測量員2號上的加速火箭。1966年脫落之後就成了太空垃圾。

滿滿的太空垃圾

太空垃圾問題一直是個隱憂,任何人為因素放上太空、任其在宇宙中漂流的都算是太空垃圾。人類一次次地探索太空,總會有零星的東西散落在外,過去幾年來從工具鉗、工具包、手套等都有。甚至還有一次制造大量太空垃圾的活動。最早的一次大規模“太空垃圾排放”是1961年的西福特計劃(Project West Ford),又稱為針計劃(ProjectNeedles)。

那個年代的長途通信主要仰賴海底電纜及無線電,在美蘇冷戰的情勢下,擁有良好的長途通信質量格外重要。海底電纜一旦被人切斷就沒辦法使用啦!而無線電主要靠的是地球大氣電離層的反射,通信質量非常地不穩定。美國當時就把長途通信的改良手段動到了太空上。

美國軍方在1963年將480,000,000根銅針發射到地球上方3500公裏的中地球軌道,想借助這些針的反射來增強無線電長途通信的質量。這引來了來自各界的抗議。最終西福特計劃在飽受爭議、以及人造衛星通信的發展之下走入曆史。這些4億8千萬根針也就成了太空垃圾。美國官方宣稱這些針會在三年內被太陽輻射推入地球大氣層中燒毀,然而50多年後的今天,仍然有一些漂流在軌道中

圖3:國際空間站觀望台上被砸出的凹陷。半徑大概7毫米。根據推算,這是由幾個微米大的小碎片狀出來的。

那麼太空垃圾具體來說會有什麼樣的危害呢?

比較直接的威脅是會撞擊損毀衛星。2016年國際空間站的眺望台窗戶就曾經被撞出一個7毫米大左右的凹陷。根據計算,當初撞上來的太空垃圾也不過就只有幾微米(千分之一毫米)那麼大而已!1厘米大的異物就有可能破壞人造衛星上面的控制系統,超過1公分的就有可能直接撞穿空間站的外殼、達到10厘米的異物攜帶的能量甚至相當於一顆炸彈,可能直接將太空衛星撞碎!10厘米以上了太空垃圾很多嗎?根據NASA的統計,現在太空中10厘米以上的太空垃圾超過12,000件!雖然太空本來就不是什麼安全的工作場所,但這種額外的工作風險卻是我們應該要避免的。

圖4:為繞行地球軌道中,超過10公分大的物件數量統計圖。粉紅色點線是碎片狀的太空垃圾,橘色虛線是太空任務執行中產生的垃圾。

你以為不去太空、不當太空人、老實待在地球上就安全了嗎?

2001年,一個70公斤重的發動機外殼墜落在沙特阿拉伯的沙漠;2007年,俄羅斯的衛星造成的太空垃圾碎片脫落,只差9.7公裏就會砸在一架經過的民航機上;2015年,250公斤的廢棄火箭墜落在美國德州!當太空垃圾變成了隕石,那地表上可沒有任何地方是真正安全的。還有一些比較間接的影響,比方說:為了抵抗太空垃圾撞擊所做的外殼強化,會讓衛星制作經費多出上億美元。或者,人造衛星為了閃避太空垃圾,可能要短暫中斷與地面數據的傳輸,進而影響在地球上的活動。

圖5:近年太空垃圾成為隕石的例子。左圖為2001年墜落在沙特阿拉伯的發動機外殼,重達70公斤。右圖為2015年墜落在美國得州重達250公斤的廢棄火箭。

我們在發展之初就恪守底線、保持自律

太空垃圾的情況整體看來仍在惡化當中,目前很多國家都針對10厘米以上太空垃圾的進行監控。相關的應對方法也正在發展:美國嘗試使用激光來減緩或改變小型垃圾(1至10厘米)的速度。日本則嘗試使用太空網來將太空垃圾直接打撈走。過去人類破壞了地球上的環境,漸漸地受到了大自然的反撲,因此人類重視地球環境的永續發展。德國哲學家黑格爾說:“人類從曆史中學到的事情,就是永遠無法從曆史中學習。”近年來人類染指了地球外的環境,能不能在發展之初就恪守底線、保持自律,責任就在我們這一代身上了。


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