【話題肥皂箱】科技背後的危機：數億太空垃圾正環繞地球

你知道嗎？在我們頭頂的太空中，正漂浮著超過1.7億塊太空碎片，其中，有些雖然只有米粒大小，卻能以超過子彈七倍的速度繞行地球。一旦與其他物體發生碰撞，後果將不堪設想。太空垃圾不僅是外太空的「環保問題」，更有可能影響我們日常生活中的導航、通訊與氣象預報等服務。面對這片滿天飛行的「垃圾星海」，世界各國該如何聯手應對？又有哪些嶄新的科技，正悄悄改寫人類未來的太空環境？

自太陽系形成以來，土星一直是行星環最明顯的行星，然而隨著人類太空垃圾（space debris 或 space junk）的日益增加，現在地球周遭被一大群太空垃圾所包圍，彷彿日漸生成類似土星的行星環了！

行星環是指圍繞著行星運轉的宇宙塵和小顆粒形成扁平盤狀的區域。土星的行星環組成物是大量的冰以及部分的星際塵埃，而地球外圍的卻是人造行星環，目前近地軌道（是指太空船距離地面高度較低的軌道）已然變成一個太空垃圾場。

2024年12月30日，有一塊重達500公斤、直徑約2.5公尺的巨型環狀金屬物體，從太空墜毀在非洲肯亞首都奈洛比（Nairobi）東南方的穆庫庫村（Mukuku）。經過肯亞太空總署（KSA）初步研判，該物體應該是來自某個火箭的分離環，後來經過美國非營利組織「航空航太公司」的「軌道與再進入碎片研究中心」分析結果顯示，這塊金屬環應該與美國 2004 年發射的「擎天神─半人馬（Atlas-Centaur）運載火箭有關。經過追蹤，該火箭的殘骸確實於2024年12 月 30日重返大氣層，其飛掠位置涵蓋非洲，因此證實了KSA的研判，而這起事件也再次反映了日益嚴重的太空垃圾問題。

清除太空垃圾的迫切性

無數太空廢棄物在近地軌道上飛行，大多數都是人造產物，包括：太空船碎片、廢棄的探測器、火箭部件、不再工作的衛星，或是在太空中高速飛行的軌道物體爆炸產物。隨著人類對太空技術的需求越來越多，這項問題只會越來越嚴重，像是各類商用、科技或軍事衛星就已有幾千顆。根據2022年歐洲太空總署（ESA）的數據顯示，大約已有1.7億塊直徑大於0.1公分的太空碎片漂浮在軌道上方，其中還有67萬塊大於約1.27公分的太空垃圾物體。雖然大部分由人類送上軌道的物體都會被吸入地球的大氣層燒毀，但還是有很多東西殘存下來，而且人類目前尚未發展出足以解決這些太空垃圾的成熟方法與技術。

此外，大多數太空垃圾的移動速度非常快，時速可達18,000英里（大約29,000公里），幾乎是子彈速度的七倍。這些近地軌道碎片的速度和體積，對當前與未來太空探索的操作人員和設備財產構成越來越大的安全風險。根據美國國家航空暨太空總署（NASA）的數據顯示，目前地球軌道上的人造物質總量超過7,600公噸，美國太空監視網（SSN）也正持續監測兩萬多件體積較大的殘骸碎片。太空碎片的繼續增加，有一天很可能會產生「凱斯勒效應」（Kessler Syndrome），此一假說是由NASA天體物理學者凱斯勒（Donald Kessler）於1978年所提出，他認為如果軌道物體持續增加，那麼在某一天相互碰撞並產生一連串撞擊連鎖反應的機率將大幅提升，並進而導致衛星難以具有完整的運行軌道，會嚴重影響後續人造衛星的運用和太空活動，而這也凸顯了清除太空垃圾的迫切性。

各國尋求清除太空垃圾的方法

早在1979年，NASA軌道碎片計畫就已在德州休士頓約翰遜航太中心（JSC）的太空科學部門正式啟動，該計畫努力尋求清除軌道碎片的方法，並設計設備來追蹤和清理太空中已有的碎片。目前也有科學家發展磁力技術，藉由在機械臂末端旋轉一塊磁鐵，以產生類似「渦流」的特殊電流，來控制特定的太空垃圾碎片並使之減速。但是這類技術仍有很多問題，科學界也還有眾多仍在試驗中的太空垃圾清理技術。

日本的宇宙航空研究開發機構（JAXA）曾在幾年前研發太空垃圾收集儀器，設法將太空垃圾拉往地球大氣層，運用大氣的摩擦將垃圾燒毀；英國索立太空中心（Surrey Space Centre）也曾經試著發展「垃圾清理任務（the RemoveDebris mission）」技術，試圖運用捕捉網與掛鉤捕捉太空垃圾，但這些嘗試多半沒有獲得真正的成功。2024年，日本太空新創公司「Orbital Lasers」與印度「InspeCity」公司，共同研究如何運用雷射衛星移除地球軌道上的殘骸碎片，這項研究仍在進行中，希望未來能有所突破。此外，也有科學家設法改善演算法，試圖找到適合於近地軌道上多個太空碎片清除任務規劃之多目標可行的傳輸軌跡，以達到高效率去除太空垃圾。

治本之道解鈴還須繫鈴人

歐洲太空總署（ESA）表示，自1957年人類實現太空飛行以來，至今記錄到至少有650次「碎片解體、爆炸、碰撞或異常事件」，其中包括：火箭零件噴飛、太空船意外爆炸以及衛星相撞的意外等等。另外，大國之間的軍備試驗也常常在地球軌道上的不同高度留下各類碎屑物，那些太空碎片越來越多，但人類在多數情況下卻難以追蹤大部分的太空垃圾，因為技術的瓶頸導致比網球小的太空垃圾不易被追蹤。由於物體太小就難以反射光線，或位處不易觀測的遙遠軌道而無法監測，因此即使用目前最好的感測器，能夠追蹤的太空垃圾目標仍然有限。然而，直徑只要超過1公分的太空垃圾就可能穿透太空艙，而大於10公分的太空垃圾就足以對國際太空站造成威脅。

在我們日常生活中，舉凡GPS、氣象預報等等都仰賴著人造衛星，而太空垃圾的問題則日益威脅著這些衛星的運作。畢竟太空垃圾也是人類所製造出來的環境問題，解鈴仍需繫鈴人！