Space X射破地球 太空競賽釀垃圾危機
工商時報曾宇平、馬婉娟、彭媁琳 2023.08.03
漂浮於地球外的物體示意圖。圖／美聯社

FacebookLineTelegramTwitterWeChatPrintFriendly太空垃圾激增 總重可能超過300輛遊覽車
要如何從太空「回收」任何衛星或殘骸？即人類不斷發射上太空的大大小小物體，都去哪裡了呢？
根據國家科學及技術委員會的科技大觀園網站資料，自1957年開始不斷有人造衛星發射上太空，這些衛星除役後便一直留在太空中，另外還有火箭殘骸、太空人不小心遺落的物品等，都無法再回到地球，只能累積在遙遠的太空中，成了太空垃圾。
根據BBC報導，目前估計約有90萬片大小介於指甲到保齡球的太空碎片，在近地軌道以接近3萬公里的時速運行。此前曾有科學家統計，約有5500噸的太空垃圾存在於太空，大約等於323輛遊覽車加起來的重量。
這些太空垃圾已經對衛星、火箭及太空站構成極大威脅，平均每年會有一顆衛星被太空碎片擊毀。這樣的威脅隨著人類太空活動增加而與日俱增。除了已經在天上的幾千顆商用、軍用和科研衛星，今後幾年還有數千枚將陸續升空。
馬斯克（Elon Musk）旗下的太空探索技術公司SpaceX於19日發射了一枚「獵鷹九號」火箭（Falcon 9），暫時打穿了電離層。圖／美聯社
太空競賽副作用多 將成地球新威脅？
根據英國National World報導，馬斯克（Elon Musk）旗下的太空探索技術公司SpaceX於19日發射了一枚「獵鷹九號」火箭（Falcon 9），暫時打穿了電離層，專家直指有可能會擾亂無線電及GPS訊號。
事實上，馬斯克創辦的SpaceX推動星鏈計畫，要打一萬顆衛星上太空，但是因為近地軌道太過壅擠，使得SpaceX的衛星每月都要啟動數千次防碰撞預警，也凸顯出近地軌道安全的擔憂。
外媒指出，Space X提交給美國聯邦通訊委員會的報告顯示，2022年12月1日到2023年5月21日的6個月中，Space X的軌道通信衛星啟動了超過2萬5000次預警。Space X強調，這是因為他們預警機制比行業門檻還要嚴格，當碰撞概率大於十萬分之一時，Space X的衛星就會進行防碰撞預警，而NASA和其他行業公司使用的閾值是萬分之一。
但外媒認為，星鏈衛星在這個報告期內進行的防碰撞預警次數已達到上個報告期的兩倍。這一指標也隨著星鏈在軌衛星數量的增長而增長。據 SpaceX 報告，在最近一段時間內，該公司已將457顆衛星添加到近地軌道上。
另外有科學家認為，星鏈計畫除了碰撞危險外，還有可能因為發出意外電磁輻射，而干擾一般天文研究。
除了碰撞風險，美國猶他大學教授傑克阿博特（Jake Abbott）曾表示，未來地球可能將跟土星一樣擁有一個「環」，但是是由除役衛星等太空廢物組成的垃圾環。
美國太空司令部表示，這份負責任太空行為規範是在與軍方、國防部領導人、國家偵察辦公室、國務院和國家安全委員會工作人員協商後制定的。惟該指南僅適用於軍事行動，商業或民用太空活動則不適用。圖／取自美國太空總署
美國太空司令部要管 發布負責任太空行為規範
美國國防部長奧斯汀（Lloyd James Austin III）今（2023）年3月3日發布了「負責任太空行動最新指南」，該文件條列2月9日發布的備忘錄中提列的五項「太空負責任行為原則」，最新指南反映美國太空司令部的建議。
美國太空司令部表示，這份行為清單是在與軍方、國防部領導人、國家偵察辦公室、國務院和國家安全委員會工作人員協商後制定的。惟該指南僅適用於軍事行動，商業或民用太空活動則不適用。
以下為美國國防部提列的五大太空負責任行為原則：
（一）於太空運行中須秉持職業素養、安全、尊重態度
（二）限制長期存續的太空碎片產生
（三）避免產生有害干擾
（四）保持安全間隔和安全軌跡
（五）溝通和通知以增強安全和穩定性
美國太空司令部表示，國防部發布指導方針是為了「提高美國軍事太空活動的透明度，以減少誤解和誤判的風險」。
太空垃圾危機有解？各國祭「清除」對策
NASA科學家唐納．凱斯勒（Donald Kessler）於1987年提出凱斯勒現象（Kessler Syndrome）或碰撞級聯效應，這個現象假設隨著軌道上的物體增加，當密度達到一定程度時，互相碰撞、產生連鎖反應造成威脅的機會也越?。
衛星撞擊的機率到底有多高？曾有科學家計算出一般撞擊機率大約是十萬分之一，雖然比中樂透機會還小，但歷史上僅發生兩次衛星撞擊就產生數萬碎片，也令科學家迫切思考如何有效清除太空垃圾，與此同時太空垃圾清理相關企業也應運而生。
界面新聞報導，瑞士航太新創企業Clear Space與歐洲太空總署於2019年簽訂了一份超過1億美元的太空垃圾回收合約。2025年，Clear Space或將成為世界上第一家太空垃圾清理企業。
「清潔太空一號」（CleanSpace On）衛星的任務是在環繞地球運行的過程中收集軌道上的太空垃圾，然後攜帶垃圾返回地球，而返程中這些垃圾會在大氣層焚毀。
日本太空垃圾清理企業Astroscale去年宣布與英國電信公司OneWeb結盟，取得歐洲太空總署與OneWeb共計1480萬歐元的計畫經費，將投入在移除太空軌道上、複數枚任務結束衛星的「ELSA-M（End-of-Life Services by Astroscale – Multi client）」計畫。目標在2023年左右將這項服務商業化。
根據韓國政府公布的 《2021年太空危險應對施行計畫》，為應對太空物體碰撞的風險和太空危險，韓國政府將投入約130億韓元的預算在技術開發上。此外，韓國目前也正在計劃加入機構間太空碎片協調委員會、國際民用航空組織等旨在開發太空垃圾清除技術的國際組織。
俄羅斯航空企業StartRocket也正在開發一種利用「泡沫碎片捕手」技術回收太空垃圾的衛星，其目標為最快在2023年發射這個衛星。這個圓柱體衛星會在有許多太空垃圾的地方釋放出具有黏性的聚合物泡沫，黏住垃圾的碎片，然後將其拋入地球的大氣層中，利用摩擦熱使其燃燒。
根據俄羅斯衛星通訊社報導，莫斯科航天學院、俄衛星製造公司「列舍特捏夫信息衛星系統」和俄航天集團中央機械製造科研所的專家合作，提出利用離子束賦予太空垃圾加速度，以將其轉移至其他軌道，太空垃圾將在那裡短暫停留後自動下降。該大型太空垃圾清理器預計於2029-2030年入軌。
NASA科學家曾經考慮利用地面雷射減緩太空垃圾碰撞的機會，然而他們的「雷射掃帚（laser broom）」概念是使用百萬瓦級（megawatt）雷射，其功率之強，可使太空垃圾一部分表面汽化，讓太空垃圾因反作用力而離開減少碰撞的機會，最後這些太空垃圾會與地球大氣摩擦焚毀，就可確保衛星軌道的安全。
此外，焚燒處理也是一種比較常用的解決方案。大部分碎片的公轉速度都會減慢，在幾天或幾年後墜落，最後大氣層中燒毀。其中，有些物體則是人類故意讓它在地球大氣層中燒毀的。不過，為了以防萬一，它們掉落的地點也都對準了海洋，從而避免掉落在人口稠密的地方。
另一種解決辦法是將廢棄的人造衛星發射到一條更高的軌道上，在這條所謂的「公墓軌道」上，運行的航天器寥寥無幾，因此發生撞擊的可能性也大大降低。