太空垃圾难以捉摸的危险

几十年来，国际空间站一直在地球上空盘旋，在海拔二百到三百英里的轨道上运行。它巨大的直线结构，类似于艾森豪威尔时代的电视天线，包含数十万个太阳能电池和一系列可以支持生命和设备的加压模块，所有这些模块的重量都接近100万磅。自2000年以来，人们一直住在空间站上，面积相当于一栋六居室的房子：这是人类最昂贵的房地产。车站也是一个人可以居住的最快的建筑。它以每小时超过一万七千英里的速度绕行星运行，比地球的自转速度快许多倍。在车站的一天，从日出到日出，只持续90分钟。

2015年7月16日凌晨，美国空军成员注意到了涉及ISS的一个令人震惊的事态发展。自冷战以来，军方一直保持着广泛的太空监视网络。每分钟，全球各地的跟踪站都会将一连串的数据转发到科罗拉多州夏延山建筑群，该建筑群位于科罗拉多州2000英尺花岗岩下的一个掩体中。其中一些信息被预留给和其他国家安全组织。其他部分被转发到加利福尼亚州的第18空间控制中队，该中队致力于防止空中发生碰撞。

那天凌晨3点前的某个时候，监控网络瞥见一大块碎片正向ISS疾驰而来。作为一块著名的太空垃圾，它在一份名为目录的轨道文物清单中被贴上了36912号物体的标签。它已经脱离了一颗苏联军用气象卫星，这颗卫星是1979年从北极圈附近的冷战设施发射的。这颗圆柱形卫星-类似于老式锅炉-设计的工作时间不到两年。在接下来的几十年里，它一直在脱落碎片。那年4月，它的另一部分威胁到了空间站。

36912号物体很可能是一块撕下的隔热罩；它看起来相对较轻，没有一个大餐盘那么大。多年来，它一直在ISS上空安全地盘旋。但它的质量和形状让它对大气阻力高度敏感--随着大气层因太阳活动而膨胀和收缩，它的轨道发生了戏剧性的变化。几周前，大气层已经膨胀，导致36912号天体的轨道突然衰变。

随着残骸螺旋式下降，速度越来越快，空军正在密切关注，但太空中的小东西很容易躲避探测。只有阿拉斯加和佛罗里达的两个雷达站可以看到这个物体-然后它就完全黑暗了一周多。7月16日，当它再次出现时，空军分析人士迅速更新了他们的预测：该物体将在下午5点29分(任务控制时间，在休斯顿)近距离通过空间站。它将使航天器通过大约14英里，但会穿透被称为“盒子”的ISS周围的安全区。然后，它会绕地球一圈，落得更远，在击中的距离内-冒着撞击的风险，或者说是“会合”。如果盒子里的东西与I.S.相撞的可能性大于万分之一，则状态为“红色”。对于编号为36912的物体，概率超过千分之一。

2点44分，空间控制中队通知了ISS的弹道操作官员吉姆·库尼(Jim Cooney)。库尼是一名退伍军人，当时他正在家里睡觉，但他手机上的一款应用程序会触发此类警报的高音量警报。他告诉我：“你的大脑很快就会投入工作。”他已经习惯了深夜打电话。就在一个月前，它调整了航天器的轨迹，以躲避米诺陶尔火箭的碎片：一枚前洲际弹道导弹被重新用于将货物运送到太空中。

这些演习已经进行了二十多次，如果休斯顿提前五个半小时通知，就可以毫不费力地执行。但是，当库尼打电话给空军时，他得知36912号物体将在大约四个小时后进行最近的接近。“我让他们重复这些信息，以确保我的计算是正确的，”他回忆道。在此之前，ISS从未在如此短的时间内面临如此高的碰撞概率。搬迁车站是不可能的。

他立即将这一消息转达给休斯顿的飞行主管埃德·范西斯(Ed Van Cise)，然后赶到任务控制中心，在那里他参加了一场紧张的会议，讨论各种选择。只有一个：指示机组人员封锁空间站-关闭模块之间的舱口-然后躲进联盟号太空舱，这是一艘可以充当救生艇的俄罗斯船只。这艘ISS上有三人：一名美国人斯科特·凯利(Scott Kelly)，两名俄罗斯人根纳季·帕达尔卡(Gennady Padalka)和米哈伊尔·科尔尼延科(Mikhail Kornienko)。在联盟号上，他们可以脱离失败的结构，返回地球。在车站的

范塞斯向凯利伸出了手，凯利当时正在安装在车站一面墙上的跑步机上锻炼。“休斯顿对地面二号呼叫，”一个声音吠叫着，宣布呼叫。“我们正在私有化。”这意味着来自任务控制中心的馈送(通常可以由地勤人员自由访问)将是非公开的。凯利后来在一份探险日志中写道，他的第一个想法是，“哦，他妈的。”在太空中，计划外的私下对话预示着坏消息：2011年，在更早的一次任务中，休斯顿将该频道私有化，通知他，他的嫂子、亚利桑那州众议员加比·吉福兹(Gabby Giffords)遭到枪击。

听到电话是谈生意的，他起初松了一口气。然后，人们意识到了形势的严重性。操，他又想了想。私有化的电话是一种礼貌，这样一旦警报被公开传达，凯利就会做好准备。空间站按格林威治标准时间运行；对于宇航员来说，36912号物体撞上空间站或放大经过空间站的那一刻将是12点01分。任务控制中心指示凯利在10点30分开始关闭舱门，然后在11点51分与俄罗斯人一起撤退到联盟号，并呆在那里直到得到通知。凯利缩短了他的锻炼时间。

上午10点，任务控制中心再次联系了凯利，提醒他他和科尔尼延科在佛罗里达州和肯塔基州有一个早间新闻节目的采访计划。理由是还有时间继续进行：采访不到20分钟，半小时后就被封锁了。“真的吗？”凯利在他的日志里写道。“我们有一颗卫星向我们驶来。”但他和科尔尼延科毫无异议地就位了。“我们已经为这次活动做好了准备，”凯利冷冷地说，然后看了一眼他的手表。然后，他回答了有关肯塔基州德比的问题，表演了零重力特技，并努力不让人看到他处于危及生命的情况。

传输一结束，凯利就开始封锁整个美国舱的舱口。他嘴里叼着手电筒，平静地漂浮着穿过建筑物-实验室、冲天炉、气闸-以增强空间站昏暗的灯光。他曾问休斯顿是否可以看到冲向空间站的碎片；当他关闭舱门时，他得到了回应。“它将在轨道之夜，”休斯顿告诉他。“所以，没有观看的机会。”

“收到，”凯利直截了当地说，但数字令人毛骨悚然：碎片和空间站正以每小时3.1万英里的合计速度向对方逼近。在轨道上，一厘米长的螺栓在撞击时具有手榴弹的爆炸力。36912号物体至少要大十倍。在设计空间站的屏蔽层时，一位名叫唐纳德·凯斯勒(Donald Kessler)的天体物理学家曾要求专家以超高速向金属胶片罐射击小物体。弹道分析显示，即使碎片干净利落地穿透了情报局，它也可能在离开时留下一个破洞。36912号物体有可能引发一连串的故障，可能会摧毁整个结构。

凯利专注于程序。休斯顿告诉他去拿一台科学仪器和一个医疗箱。他收到了这些，还有一些个人物品，想起了1997年在和平号空间站服务的美国宇航员迈克·福尔(Mike Foale)。福尔当时正住在一个名为Spektr的舱室里，一艘补给船来得太快，船上的一名宇航员回忆说，“这具黑色的身体上布满了滑过的斑点”，就像鲨鱼一样，然后撞上了它。为了控制漏洞，Spektr被密封，永远将Foale与他的东西分开，包括他打算送给妻子和孩子的金色吊坠。凯利告诉我：“当你关闭舱门时，重要的东西放在另一边，你总是会想到他发生了什么。”

在锁定美国模块后，凯利在俄罗斯部分赶上了科尔尼延科和帕达尔卡。ISS的指挥官帕达尔卡竭力表现出信心；当莫斯科任务控制中心问他船上的心情时，他回答说，“战斗精神！”凯利注意到，五个俄罗斯舱的舱门都没有关闭。(帕达尔卡和科尔尼延科说，他们对这件事的记忆不同。)。“俄罗斯人不会像我们那样关闭舱门，”凯利在他的日志中写道。“他们认为这是浪费时间--基本上认为最有可能的两种情况是遗失的东西，或者是灾难性的破坏。介于两者之间的东西太不可能被关心了。“。

凯利惊讶地发现宇航员们正在吃午饭。“我们想吃东西！”科尔尼延科告诉我的。“俄罗斯人有句谚语，‘战争就是战争，但午餐准时进行’”，“联盟号的食物供应被限制在三天之内，谁知道他们会在那里滞留多久呢？有14分钟的空闲时间，所以凯利和他们一起吃了一罐开胃菜--他后来回忆说，这道菜“在外观、稠度和味道上都很像猫粮”。

在休斯顿，任务控制中心的机组人员紧张地等待着。一个墙壁大小的屏幕包含空间站轨道的描绘和内部的实况转播。埃德·范塞斯摆弄着电脑鼠标。一名官员用手捂住嘴巴盯着监视器。另一位坐在那里，打开着一本紧急手册；他告诉我，“我们知道该怎么做，但我们不知道结果会是什么。这可能是可怕的，这可能是生命的损失。“。

11点51分，空间站的三名男子登上了联盟号太空舱，这是一艘狭窄的飞船，看起来像一个压在空间站顶部的圆柱体。里面塞满了开关和旋钮。“外面很黑，所以里面比正常情况下要暗，”凯利在他的日志中写道。“天气很冷。”他穿着一件黑色运动衫，几乎把引擎盖拉下来遮住了眼睛。

这些人奉命让联盟号舱门保持密封，但不要锁上--以防碎片击中太空舱而不是ISS，他们需要冲回舱内。科尔尼延科专注于门闩，想象着他在危机中应该采取的步骤。“没有言语--沉默，”他告诉我。凯利也被突如其来的宁静所震撼，因为每个人都陷入了自己的思考中。他在日志中写道，“我只能听到联盟号内球迷的声音，我的呼吸声。”

随着紧张局势的加剧，帕达尔卡说：“你知道，如果我们被击中，那真的会很糟糕。”

监视器显示了时间，这些人看着几分钟过去，为12点01分做好了准备。凯利注意到科尔尼延科正凝视着舷窗外。“最后，我说，‘米莎，你什么也看不到，’”他回忆道。“‘那玩意儿时速三万里，外面一片漆黑！’然后我注意到我看着窗外，听着，紧张地看着窗外，然后在某个时候你意识到，我们他妈的甚至不知道我们是否被击中了。我们会被汽化的！“。

三个人又陷入了沉默。凯利听了一会儿他的iPod。凯利写道：“当时间接近中午12点和一些奇数秒时，我开始做鬼脸。”“三十秒过去了。稍等片刻。“。12点01分，什么也没发生。帕达尔卡上了收音机。“莫斯科，”他说。“你听得见吗？”

“我们快到12：02了，”帕达尔卡说。“这里的一切都很安静。”在近三分钟紧张的无线电静默之后，帕达尔卡再次打来电话：“莫斯科，我们还在等吗？”

收音机嘎嘎作响。“仅此而已，”它最后说。36912号物体被风吹过了车站。后来，空军将其距离定为不到1.5英里-这一差距本可以在眨眼之间更快地弥合。三周后，它在大气中焚烧。

从大爆炸到1957年秋天的140亿年间，太空是纯净的。然后是目录中的第一和第二件物品：人造卫星1号-一个抛光的铝合金球体，有四个长叉-以及苏联用来发射它的火箭，开启了太空时代。Sputnik人造卫星在椭圆轨道上绕行星运行，但高度非常低，大气阻力在三个月内将其击落。第二年，将4号物体先锋1号发射到更远的太空，但随后与其失去了联系。自1964年以来，它一直漂浮在地球上。在冷战的顶峰时期，人造卫星和先锋卫星是大胆未来的凯旋象征。今天，它们成了垃圾的象征。

自1957年以来，人类已将近万颗卫星送入太空。除了2700个，所有的现在都已经不存在或被摧毁了。总体而言，它们耗资数十亿美元，但它们的推出是基于这样的理解，即放弃它们比维持它们更便宜。有些，比如Sputnik，已经烧毁了。数以千计的人，比如先锋公司，将在轨道上停留数十年或数百年，作为弹道垃圾在地球上飞驰：这对宇航员和无人驾驶航天器都是一种危险。

这些卫星与数以千计的废火箭机体和无数较小的物品-磨损、碰撞或爆炸产生的太空残骸-如螺栓和其他金属碎片连接在一起。也有更奇怪的标本。43205号物件是埃隆·马斯克于2018年推出的一款功能性特斯拉跑车(配有模特司机)。一家名为Celestis的公司将装载着人类遗骸的太空舱发射到轨道上，这些太空舱将在那里停留近两个半世纪。(“星际迷航”的创作者吉恩·罗登伯里的骨灰被放在24779号物体中送上太空。)。多年来，航天飞机在执行任务期间清空了它们的化粪池系统：宇航员的尿液瞬间转化为闪闪发光的雪花云，被认为是太空中更美丽的景象之一。2007年，一架航天飞机丢弃了一个重达14000磅的氨水箱。(它后来在南太平洋上空烧毁了。)。宇航员也曾在太空行走过程中意外地让物体落入轨道：一台相机、一把铲子、一只手套、一面镜子、一个装满价值十万美元工具的袋子。

无论大小，个人的还是工业的-从太空取回任何东西都是极其困难的，而且只在少数几个场合完成过。军方追踪了大约2.6万件绕地球运行的文物，但它的目录只能识别大于10厘米的物体；总数要大得多。据估计，有一亿块1毫米大小、100万亿微米大小的碎片。我们生活在垃圾的日冕之中。

第一个意识到空间污染造成一种奇怪的高速环境破坏的人是曾帮助评估国际空间站易受碎片影响的天体物理学家唐·凯斯勒(Don Kessler)。从他最早的计算来看，利害关系很明显：如果这个问题被忽视，可能会摧毁所有在地球附近轨道运行的卫星-随着人类越来越依赖太空，这种损失会更加强烈地感受到。通讯系统将会失效；研究气候或流行病的科学仪器将变得无法操作。损失可以用数十亿美元来衡量，也许也可以用生命来衡量。

对凯斯勒来说，太空是儿时的爱好。当他在德克萨斯州长大的时候，他的父亲给他买了一台望远镜来凝视星星，他从来没有失去过兴趣。高中毕业后，凯斯勒应征入伍，并在防空司令部服役。1962年，他进入休斯顿大学学习物理。和蔼可亲、自信满满、数学娴熟的凯斯勒很快就找到了太空研究的前沿。在大学毕业之前，他开始在一个项目中工作，该项目允许学生在课程和中介机构之间分配时间。“他才华横溢，”与凯斯勒合作研究的航天工程师达伦·麦克奈特(Darren McKnight)告诉我。“他可以拿出一个非常复杂的问题，然后说，‘嗯，这是成反比的。这并不是那么复杂。“。

在那些年里，阿波罗计划已经实现了一系列成功的亚轨道飞行，并正在向月球任务迈进。凯斯勒告诉我，“他们说，‘我们之后要去火星，我们要经过一条带我们进入小行星带的轨道。’”“尽管他还是一名学生，但他要求他研究地球和火星之间的环境，了解航天器是如何穿越不断相互撞击的巨大岩石簇的。”“尽管他还是一名学生，但他要求他研究地球和火星之间的环境，以了解航天器如何穿越不断相互碰撞的巨大岩石簇。”

凯斯勒花了五年时间思考小行星，使用统计数据来表示它们碰撞和破碎的影响；他的工作成为行星际空间的官方流星模型。但他想走得更远。到了二十世纪七十年代，人类

凯斯勒成为Skylab的飞行控制员，Skylab是1973年发射的美国空间站。然后他被分配到约翰逊航天中心的环境影响办公室，研究航天飞机对地球大气层的影响。他不喜欢这份工作。他已经三十多岁了，还在努力寻找自己的位置。

七十年代中期，美国正遭受能源危机的困扰，约翰逊航天中心主任克里斯托弗·哥伦布·克拉夫特(Christopher Columbus Kraft)决定，该机构应该执行一项雄心勃勃的新任务：将数十个巨大的太阳能发电站送入轨道，在那里它们将收集太阳的能量，然后将其以微波束的形式发送到地球。意志坚强而大胆的卡夫特是创建美国太空计划不可或缺的一部分，尼尔·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)曾称他为任务控制中心的“控制者”。他的新愿景将需要史无前例的空间工程：每个轨道上的发电站都必须由数百万吨的材料建造。即使它们可以建造，也没有人知道高能微波是否安全。凯斯勒告诉我，“他们担心光束会对臭氧层，对鸟类，甚至对碰巧靠近臭氧层的人造成什么影响。”

环境影响办公室负责人要求凯斯勒对天基发电站进行评估。凯斯勒对光束撞击地球的影响不感兴趣，但他在该项目中看到了一个回到他早期研究的机会。他建议对发电站在轨道上解体的影响进行建模，认为这可能会威胁到航天飞机的任务。“那是我的借口，”他告诉我。“这确实引起了他们的注意。”

凯斯勒全身心地投入到这项工作中，发现人们对轨道碎片的普遍态度是基于一个错误的假设-唯一值得担心的文物都在目录中。肛门。

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