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《遗祸人类的太空垃圾》
提高太空环保意识迫在眉睫
徐文倩    来源社团:山东大学科普协会
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1、高尔夫事件

漂移在太空中的各色废弃物,多年来已然累积成一片浩瀚的“垃圾海洋”,给航空飞行造成诸多隐患。为此,美国国家航空和航天局一向对国际空间站中航空垃圾的产生与处理十分谨慎。然而近日,原本严格的太空垃圾处理原则却出现松动,原因只为一只小小的高尔夫球。

国际空间站中的废弃物如何处理,一直是美国国家航空和航天局谨慎面对的难题,任何要丢弃在太空的垃圾都要进行严格筛选。不过最近,国家航空和航天局忽然放宽政策——“打开后门,扔掉就是了”。

原来,这是国家航空和航天局给“太空高尔夫”开的“后门”。这样一来,也许在不久的将来,高尔夫球将成为茫茫“太空垃圾海洋”中的新品种。

“元素21”是加拿大一家高尔夫球杆厂,为了使自己的品牌走向世界,该厂商不惜重金邀请俄罗斯宇航员米哈伊尔·秋林完成“太空一击”的广告宣传。据英国《每日电讯报》报道,秋林完成太空行走之后,将用该品牌球杆,在太空中挥出这记世上飞行时间最长的高尔夫球。

国家航空和航天局称,秋林打出的这只高尔夫球会在太空轨道上飞行3天,然后在坠落大气层时燃毁。不过,俄罗斯科学家认为,这只球可能要绕着地球转3年之久。令人宽慰的是,有关专家已经表示,太空垃圾若与空间站相撞并造成损失,需要相当于重20吨卡车以每小时100英里(约161公里)的速度行驶时产生的能量,这只高尔夫球还不致有如此威力。

虽然没有造成严重后果,但是国家航空航天局的这个做法却让人无法理解:为何为了金钱的利益而向太空中故意丢弃垃圾呢?这个所谓的“后门”会不会开创模仿的先河,引起越来越多的厂家把做广告的视线移向太空,丢弃更多奇怪的太空垃圾呢?其后果引人深思。

2.莫让“公地悲剧”上演

一群牧民一同在一块公共草场放牧。一个牧民想多养一只羊增加个人收益,虽然他明知草场上羊的数量已经太多了,再增加羊的数目,将使草场的质量下降。牧民将如何取舍?如果每人都从自己私利出发,肯定会选择多养羊获取收益,因为草场退化的代价由大家负担。每一位牧民都如此思考时,“公地悲剧”就上演了——草场持续退化,直至无法养羊,最终导致所有牧民破产。

太空问题亦如此。越来越多的“牧羊人”(国家)在太空公地上放牧更多的羊群(各式各样的航天器),导致草场退化,也就是太空轨道越来越拥挤,就会有越来越多的航天器碰撞,产生更多的太空垃圾。同时,美国还在实行“太空武器化”政策,研究各种可以破坏卫星、空间站的太空武器。美国太空安全专家强调,造太空武器的成本虽不如造卫星高,但其破坏性却和卫星的好处形成强烈对比。卫星非常容易被太空武器摧毁,而被摧毁的卫星可能形成残骸群在空间中飘荡,进一步碰撞、摧毁其他卫星、国际太空站、甚至太空飞机、哈勃望远镜等太空器。空间战争所带来的后果可以说是毁灭性和杀伤力均强,这进一步导致了太空环境的恶化。在太空部署武器提供了摧毁敌人的无限可能,且在太空作战的技术已经存在。把装备电磁武器的飞船送入近地轨道被认为极有前景。电磁脉冲能使敌人的电网和C4ISR系统瘫痪。从近地轨道发射的电磁导弹更难拦截。

继续沿着冷战时期“星球大战计划”的老路,美国发起“新星球大战计划”,全面推进国家导弹防御计划以及推行太空武器化政策,研发太空武器,进行太空战演习,试图通过太空武器化谋取太空霸权,巩固或维持现有的美国霸权。美国为此撕毁了1972年与前苏联签署的《反导条约》。自2001年以来,美国进行了74次导弹防御试验,其中59次试验成功。从技术上讲,导弹防御体系可以作为反卫星武器。2008年2月,美国用海基反导系统摧毁了本国失控的间谍卫星。因此,星球大战实战化了,已不再是神话。

中俄两国认为包括导弹防御系统在内的太空武器化严重破坏了国际战略平衡与稳定。鉴于冷战时期确立的只禁止在太空部署核武器与大规模杀伤性武器的国际法的不足,中、俄两国主张用条约的形式禁止太空武器化。2002年6月,中俄等国家向裁军大会提交了《关于未来防止在外空部署武器、对外空物体使用或威胁使用武力国际法律文书要点》。文书要点建议的条约名称是《防止在外空部署武器、对外空物体使用或威胁使用武力条约》(PPWT),条约草案包括3个方面:不在近地轨道部署任何类型武器,不在天体上安装此类武器,不在外空以其他方式部署此类武器; 不求助于威胁或使用武力打击太空目标;不支持、鼓励其他国家(集团)、国际组织参与本条约所禁止的活动。2005年6月,中俄再次要求联合国裁军大会讨论PPWT草案。2006年2月,中俄向联合国大会提交草案修改稿,希望就此进行深度讨论,并在同年的联大会议上建议第61届联合国大会通过禁止在太空部署武器的国际条约。2007年和2008年,中俄再次向联合国裁军大会提交禁止太空武器化的条约草案。目前,两国还在为此条约进行外交努力。

具体措施如下:一是加强大国协调,推进太空多极化。美国的太空霸权治理模式并不适应未来的太空治理,也与其他国家的利益相背。中、俄、欧盟等世界主要太空力量在推动太空格局多极化上存在共同利益,因而可以合作敦促美国放弃太空霸权诉求。为此,中、俄、欧盟既需要在太空制度构建上就太空武器化限制加强合作,也需要发展一定的太空实力,对美构成一定的威慑,进而迫使美国认识到太空合作的重要性。中俄、中欧目前在太空双边合作上取得了一定的进展,中国应该推动双边合作走向多边合作,在太空非武器化问题上加强沟通与协商,促进太空安全问题、太空安全化问题的缓解和解决。

二是积极联合中小国家,推进太空制度改革。太空制度改革需要走渐进路线,更多地体现对中小国家权益的维护。现有太空制度存在“民主赤字”问题,使得许多中小国家的太空利益得不到有效维护。相对而言,中小国家是太空资源利用、太空环境治理的利益相关者,只有他们的参与才能推动这些问题的有效治理,进而有可能产生积极的外溢效应。在现有的太空制度中,中国和广大中小国家一样是制度的后来者,面临着共同的制度后入劣势,具有推进现有太空制度改革的共同利益。中国可以与中小国家在太空资源利用、太空污染治理问题上展开合作,促进互信,进而有助于在太空安全、安全化问题加强共识,推动太空和平利用的落实。

三是逐渐推进太空治理的地区合作。中国是亚太地区的重要太空大国,在推动亚太地区太空合作方面发挥了积极作用。亚太地区的国家日本、韩国、印度等近年来都非常重视太空事业的发展,特别是太空军事利用的增强将可能导致太空军备竞赛,破坏本地区的战略稳定,不利于本地区的合作与发展。之所以会出现这样的情况,既与本地区的大国互信水平

较低有关,又与太空安全化的趋势加强密不可分,导致太空的军事价值过分抬高。加强地区太空治理的合作,不仅有利于加强本地区国家在太空和平利用方面的合作,也有助于减少太空军备竞赛、太空安全化。目前,亚太地区已经成立了亚太空间合作组织,在救灾、农业、交通等太空和平利用领域已进行了一些合作,但该组织目前属于比较松散的政府间国际组织,权威性和强制性相对较弱,中太空治理与中国的参与战略国作为该组织的东道国可以适时推动该组织展开更多务实合作,进而由低政治领域向高政治领域拓展。

四是加强太空科技的国际合作,推动太空治理的多轨参与。太空兼具科技性、经济性、军事性等多种属性,太空治理应遵循由易到难、以易促难的路径。在不同的太空问题领域,应鼓励国家、企业、个人的多元参与,并在政府间、企业间、科学家之间建立多轨合作渠道,进而实行太空治理的“多元网状”合作模式。中国在太空治理方面应鼓励企业、科学家的积极参与,进而可能在不同场合为中国太空治理参与战略争取话语权。

在动漫《星空清理者》(后文还会提到)中,一位宇航员在太空轨道上看到了他祖国那美丽的湖泊,那多么像在翡翠里镶嵌的一颗蓝宝石一样耀人,而在这美丽的风景中他流下了眼泪,并且感叹道: 从这里看根本就看不到什么国境线,只有地球...

对啊,从宇宙中看确实是没有国家之分也没有民族之分,有的只是一个地球有的只是人类文明这一个整体,所以我们为什么不能团结和平地共同解决太空问题呢?相信我们只要携起手来,共同应对,把整个人类作为出发点,又有什么做不到的呢?

3、积极清扫太空垃圾

自1957年来,人类共开展了4900多次太空发射任务,使地球被数百万片各类物体所包围。其中正在服役的航天器只占了一小部分,其余94%的物体都属于太空垃圾,没有继续利用价值。

太空系统公司首席执行官帕斯卡尔·杰西表示:“在太空发射时,人们必须抱着一种负责任的态度。如果不能解决太空垃圾问题,随着太空垃圾数量的增多,我们的下一代将艰难造访太空。”

克莱格博士补充道:“我们最担心的是,一次碰撞会引发连锁反应、产生更多碰撞。”“与电影《地心引力》中瞬间发生的惨剧不同,这一过程其实十分缓慢、很难被注意到,但又势不可挡。再过几十年,即便没有人类干预,碰撞频率也可能不断增加,导致宇宙中不适宜飞行的区域不断增多,而这无疑是一场灾难。”

清扫碎片是刻不容缓的,否则它们会像滚雪球效应一般越来越多,但是清理碎片的成本,目前来看,还是要高于发射一颗普通的气象卫星、遥感卫星、通信卫星的成本的,所以一些国家对此并不关注。而且清扫太空垃圾要求科学技术的进步,单靠设想也是不够的。

清扫太空垃圾,路途漫漫,还需要各国更多的努力。不断完善国际法,增强国际法的执行力,制定合理的太空秩序,在日益严峻的形势下是非常必要的,这样太空才能逐渐变得清洁而且安全。

4.太空交通管理机制

随着世界各国竞相进入外空拓展自身的国家利益,亟需一套有效的国际安全机制进行调控,以保证人类对外空的真正和平利用。但在外空安全机制的构建中,目前存在着共同利益基础薄弱、外部强制力不足、基本理念和道义准则存异和权力分配结构失衡等困境。所有这些决定了脱困之途只能走维护现有外空安全国际法框架、支持有关各方积极努力、倡导新安全观和抑制外空武器化机制优先构建的渐进性路径,以求在注意外空技术特点的基础上,构建共存共赢的合作机制。

国际宇航学会和亨利·史汀生中心首先提出了太空交通管理的概念。“太空交通管理”是一种技术与规则规定,促进安全进入太空,在太空行动和从太空返回地面,不受物理和无线电干扰。它涉及了技术层面和规则层面。技术层面是指太空垃圾的相关数据的公开,规则层面是指国际太空机制、国内太空法等。

太空交通管理包括四个领域:信息需求的保证,通报系统,严格的交通规则,执行与控制机制。信息需求保证是其他任何太空交通管理的基础。只有建立了共享的有关地球轨道将要发生何种事情的信息,交通规则才有意义。第二个领城就是通报系统。这个系统包括发射前的通报以及太空物体在轨制动的通报,当然也需要确认发射通报和太空物体行动的参数通报,以及太空物体终止寿命的通报。第三个领城就是严格的交通规则。这就是发射前、在太空运转和处置阶段的具体规则。第四个领域则是处理执行与控制的机制。太空交通规则中的道路规则和标准则以软法的形式出现。“太空交通管理”引入执行与仲裁机制,形成了一系列太空监督与制裁机制,诸如撒销获取信息、利用频率的资格等。但是,剥夺一国利用频率就违背了《外空条约》有关各国平等利用太空的权利。“太空交通管理”是一个具有革命性的概念。但由于其超前性,在一定程度上颠覆了现有的太空国际法律机制,因此太空交通管理是一个“很遥远未来的任务”。

5.克敌之策四剑式: 避、禁、减、清

为了防止宇宙飞船、轨道空间站等航天器免受太空垃圾的碰撞,宇航专家们提出了许多对策,归结起来可用“避、禁、减、清”四个字来概括。所谓“避”,就是加速发展现代太空监视系统,对太空垃圾进行严密的监视与跟踪,并采取有效的技术手段,使航天器及时避开太空垃圾。所谓“禁”,就是国际上制定有关空间法规,禁止在空间进行试验和部署各种武器,限制发射核动力卫星,使空间成为人类文明服务的和平空间。所谓“减”,就是发射航天器的国家应采取措施,尽量减少太空垃圾的增加。对末级火箭采取未燃尽推进剂和高压气体排空,避免末级火箭爆炸。所谓“清”,就是发展太空垃圾清除技术,对已完成任务的运载火箭末级,采取转移轨道措施,使其返回大气层烧毁; 对已达到预定寿命的卫星,让其获得逃逸速度,远离近地空间或转用清除装置进行清除。

-完-
我要评论
飞天 2018-01-08 13:31
哇,这篇文章写得有深度。中国准备建立天宫一号空间站,神八神九神十进行空间对接探索,2020以后建立空间站,对于月球在2020年完成嫦娥工程三期后载人登月将会成为第四期工程,对于火星,萤火一号已经发射,太空发展前景令人向往,对空间环境和深空探测越来越引起人们的关注。向文章的作者点赞!
笑笑 2018-01-06 17:02
这篇写得真棒,真给力,个人适合读这类风格的作品,清晰、详细且切中要害,垃圾的终极处理办法是弹射到深空么,是回收呢?一时间问题集结于此……
科普作品
遗祸人类的太空垃圾
| 目录  (共8章)
评委点评 评语汇总

太空垃圾不是一个新话题,在时效性、创新性上有欠缺,但作品表述在科学性上没有明显瑕疵,文字总体通畅。如果能在文章最后部分加一段作者表明写作此文的旨意的总结性的话,则文章的立意会高一点。

2018-01-04 19:30 江世亮 ——

写得非常专业,真的难以想象一位青年有如此广博的知识、宽广的视野!作者对什么是太空垃圾、太空垃圾如何产生、如何处理、如何减少投放等问题娓娓道来,逻辑性强,结构严谨,通俗易懂,是一篇科普佳作。

2018-01-04 21:22 匿名 ——

看得出来作者搜集了很多素材资料,应该花了不少功夫。读完虽然能收获不少,但总觉得缺少一些核心的思想表达,有些缺憾。

2018-01-09 17:34 匿名 ——

非常标准的一篇科普文章,把太空垃圾的产生、危害、应对方式和一些趣闻都囊括了进来。读起来非常流畅。美中不足文中的资料数据略显陈旧,都是2013年之前的数据和故事(包括电影《太空救援》)。

2018-01-24 17:32 匿名 ——

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