轨道上的一场真正的混乱：太空垃圾停留的时间比预期的要长

这张计算机生成的图像显示了目前在近地轨道上追踪的物体（白点），近地轨道是轨道碎片最集中的区域。

太空垃圾继续扰乱友好的宇宙天空，对卫星和航天器构成威胁，科学家们正在努力确定首先从天空中提取哪些轨道垃圾。但一项新的研究表明，他们正在进行一场艰苦的战斗。

对地球高层大气变化的新研究表明，太空碎片在轨道上停留的时间可能比预期的要长。

英国南安普敦大学的一个科学小组证实了地球高层大气的长期变化。这种变化是地球热层的收缩，被归因于二氧化碳等温室气体的积累。大气压缩使卫星和太空垃圾在地球轨道上停留了更长的时间。

大气在起作用虽然温室气体导致地球变暖，但它们实际上会在卫星运行的高度引发冷却。冷却空气密度较低。尽管这些高度的空气密度仅为地球表面的十亿分之一左右，但它仍然提供了足够的阻力，使近地轨道上的物体减速，最终返回地球。

然而，该大学工程科学学院的休·刘易斯说，随着热层大气密度的降低，碎片在轨道上的停留时间可以延长25%。

Lewis说：“这些物体在轨道上停留的时间更长，这抵消了我们在积极清除碎片时所看到的积极影响。”

研究小组认为，如果这些大气变化继续下去，国际社会控制空间碎片增长的努力在未来可能会变得不那么有效。

刘易斯说：“我们的研究表明，如果我们每年将可以清除的碎片数量增加一倍，我们就可以回到减少碎片数量的轨道上。然而，实现这一目标将是一项挑战。”

同样，来自华盛顿特区海军研究实验室和弗吉尼亚州北部乔治梅森大学的一组科学家报告称，地球高层大气最近经历了43年来的最低密度。

NRL空间科学部门的John Emmert说：“这一重要新发现的一个操作后果是，包括碎片在内的低轨卫星在轨道上停留的时间可能比预期的要长。”

其他轨道碎片管理机构回应称，这种影响可能是真实的，但与其他影响（例如正常的太阳活动）相比，这种影响非常小。他们认为，正常的太阳变异性将推动最终的结果。

太空垃圾招标

位于马里兰州贝塞斯达的航天行业专业人员培训组织Launchspace网站上的专家警告说：“这个故事不会很快消失。”

Launchspace已经进行了几次调查，并就如何收集空间杂物征求了意见。“每一个可以想象的和一些不太可以想象的想法都被提出了。三种最受欢迎的建议设备是磁铁、网络和激光。然而，这些设备的使用需要我们克服一些严重的挑战，”他们报告道。

需要头脑清醒的规划和硬件来捕捉轨道上的大型“非合作”物体，如翻滚或快速旋转的剩菜。也许一个开始是将一个机器人垃圾车发射到与目标物体相匹配的轨道上。这艘飞船将由地面人员控制。

Launchspace网站解释道：“然而，垃圾招标器可以搭载能够评估情况并做出实时决策的宇航员。有了载人招标器，多物体收集任务可能会更高效，并加快碎片清除操作。”

但它也指出：“显然，清除轨道碎片并不容易。”

质量去除

位于德国达姆施塔特的欧洲空间运营中心的欧洲航天局空间碎片办公室负责人Heiner Klinkrad说：“主动清除的主要目标物体将位于900公里（正负100公里）的高度，以及71度、82度和99度附近的倾斜带。”

Klinkrad告诉太空网，最大质量的低地球轨道物体是19个俄罗斯天顶二号第二级，每个级的空质量为8.2吨。所有这些物体都在71度轨道上，高度约522英里（840公里）。

Klinkrad补充道，总体质量浓度最高的地方是倾斜82度的559英里（900公里）附近。大约300吨的太空硬件装在一个“高度外壳”中，分布在大约31英里（50公里）的范围内。

现在或以后付款

弗吉尼亚州尚蒂利市Integrity Applications Incorporated的技术总监Darren McKnight说：“关键是，当我们开始移除大型物体时，需要花费大量时间和大量移除才能防止几次碰撞，否则我们将不得不想出更好的方法来拾取它们。”

McKnight告诉太空网：“不幸的是，一旦危险不可接受，并为行动创造动力，主动式碎片清除系统可能需要数年时间才能开发、测试并证明其有效运行。”“此外，相关的激励、监管和政策制定还需要更长的时间。”

在McKnight看来，清除碎片是一个“要么现在付钱，要么以后再付钱”的命题。

McKnight说：“这就是我们现在的处境。根据对单个卫星的危害，单个运营商没有足够的危险来进行碎片清除。但总体环境稳定性显然处于这样一种状态，即持续缺乏行动将使问题在某个时候更难处理，处理成本也更高。”

LeonardDavid已经报道航天工业超过50年了。他曾任美国国家航天学会《广告Astra》和《太空世界》杂志的主编，自1999年以来一直为太空网撰稿。