人類在地球上會製造垃圾,其實到了太空也不例外。從1957年人類開始進入太空時代以來,各國陸續發射大量火箭、衛星與太空船,其中有些設備完成任務後沒有回到地球,而是繼續留在太空中。這些已經沒有用途的人造物體,就被稱為「太空垃圾」,英文常叫做「space debris」或「space junk」。
太空垃圾的種類非常多。報廢的衛星是其中一種,火箭把衛星送上太空後留下來的火箭部件也是,另外還包括衛星碰撞或爆炸後產生的碎片,甚至可能只是脫落的一小片油漆。它和隕石不同,因為隕石原本就是宇宙中的天然物體,太空垃圾則是人類進行太空活動後留下的東西。
別看有些太空垃圾只有一小塊,它們仍可能非常危險。因為繞著地球運行的物體速度非常快,在低地球軌道上,每秒鐘甚至可以飛行大約七、八公里。這就像一顆小石頭被加速到驚人的速度,即使體積不大,撞上衛星或太空船時仍可能造成嚴重破壞。
更麻煩的是,太空垃圾還可能製造更多太空垃圾。如果兩顆大型廢棄衛星在太空中相撞,原本只有兩個物體,可能瞬間變成成千上萬塊碎片。這些碎片又可能撞到其他衛星,繼續產生更多碎片。科學家把這種可能不斷增加的連鎖碰撞現象稱為「凱斯勒效應(Kessler syndrome)」。
既然太空垃圾這麼危險,為什麼不派太空船把它們全部撿回來呢?原因是太空中的垃圾不像馬路上的垃圾袋,它們分布在不同高度、不同方向的軌道上,而且高速移動。要讓一艘太空船追上一顆失控又不停翻滾的舊衛星,再安全抓住它,其實非常困難,也需要大量燃料和金錢。
因此,目前處理太空垃圾最重要的方法,其實是「不要再製造更多垃圾」。現在的新衛星和火箭會盡量規畫退役方式,例如在任務結束後降低高度,最後進入地球大氣層燒掉,或把衛星移到比較不會干擾其他太空船的軌道。另外,科學家也正在研究所謂的「主動清除」,例如派出像太空拖吊車一樣的太空船,用機械手臂、網子或其他裝置抓住廢棄衛星,再把它帶離重要軌道。
不過,太空垃圾並不只會留在地球附近。有些火箭完成月球任務後,會被留在地球與月球之間的太空中。這些火箭如果已經沒有燃料或無法再控制方向,就只能受到地球、月球和太陽的重力影響,不斷改變自己的飛行路線。
這也解釋了為什麼廢棄火箭有時會撞上月球。火箭並不是突然從地球「掉」到月球上,而是原本就在地球和月球附近的巨大軌道中飛行。經過長時間的重力拉扯後,它的飛行路線可能剛好和月球的位置交會,最後便高速撞上月球表面。
如果同樣的火箭掉向地球,情況通常會不一樣。地球有厚厚的大氣層,太空物體衝進大氣層時會受到強烈阻力和高溫,許多部分會在空中燒掉。但是月球幾乎沒有大氣層,沒有這層天然的保護,因此火箭碎片可以一路高速飛到月球表面,直接撞出一個坑。
事實上,人類早就曾經讓火箭撞上月球。美國阿波羅登月計畫期間,就曾故意讓部分火箭撞擊月球,並利用月球上的地震儀測量震動,藉此研究月球內部。近年也有失去控制的廢棄火箭自然撞上月球,並留下新的撞擊坑。
隨著世界各國和民間公司發射的衛星越來越多,未來人類不只需要管理地球附近的太空垃圾,也可能必須開始注意地球與月球之間的「地月空間垃圾」。如果未來真的在月球建立基地,甚至有人長期居住,如何追蹤廢棄火箭、避免碰撞,就會變成重要的太空交通問題。
換句話說,人類還沒有正式搬到月球長住,卻已經開始面對一個十分熟悉的問題:到了新的地方,第一件要學會的事情之一,還是不能亂丟垃圾。
看更多:「星艦」是什麼?有什麼不同或特點?由來、歷史為何?目的是什麼?認識SpaceX的新型太空火箭。
(完)
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範例問題:
- 如果人類未來發射越來越多衛星,卻沒有好好處理報廢的衛星,你覺得可能會對太空探索造成哪些影響?為什麼?
- 清理太空垃圾需要很多金錢和技術。你認為應該由發射衛星的國家或公司負責清理,還是由全世界一起負責?請說說你的理由。
- 未來如果人類真的在月球建立基地,你覺得應該制定哪些「太空垃圾規則」,才能避免地球上的垃圾問題也出現在月球?
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