经过近70年的太空探索，太空垃圾愈演愈烈。这些垃圾漂浮在低地球轨道，包括耗尽燃料的一级火箭和停止运行的卫星，对国际空间站和未来的太空发射构成长期威胁。为了解决这个问题，美国宇航局开始探索一个具有革命性的新想法，利用所谓的“碎片清除”卫星清理太空垃圾。

6月20日从国际空间站释放的垃圾清理卫星

    根据欧洲空间操作中心太空碎片办公室公布的数据，太空垃圾问题愈演愈烈。与此同时，航天机构和私营宇航公司希望发射更多卫星，同时打造太空栖息地。在这种背景下，美国宇航局开始探索革命性的太空垃圾清理方案。
    最近，科学家从国际空间站释放“碎片清除”卫星，进行一系列主动碎片清除（ADR）技术验证。这颗卫星由萨里卫星技术公司（SSTL）和萨里太空中心组装，装有多家欧洲宇宙公司提供的实验仪器。它的宽度在1米左右，重100公斤，是迄今为止从空间站释放的最大卫星。

艺术概念图，地球周围密密麻麻的卫星

    “碎片清除”卫星的用途是验证捕网和捕叉从轨道中捕获和清除太空碎片的效用。SSTL公司首席执行官马丁·斯维汀在一份声明中表示：“SSTL在设计和制造低成本小型卫星方面的技术是主动碎片清除任务能否成功的关键。在清理地球轨道的太空垃圾方面，我们将开启一个新时代。”
    主动碎片清除任务将由一个主卫星平台（100公斤左右）构成，一旦进入轨道便部署两颗立方体卫星，充当人造垃圾，验证捕网、捕叉、视觉导航和拖帆等技术。该计划由萨里太空中心领导，欧洲委员会和项目参与者共同出资。

捕网艺术概念图

    第一项实验中，代号“DebrisSat 1”的立方体卫星将给携带的气球充气，模拟大块太空垃圾。“碎片清除”卫星随后抛出捕网，捕获这块垃圾，而后将其拖入大气层，最后打开捕网，让垃圾在大气层中燃烧殆尽。
    第二项实验中，代号“DebrisSat 2”的立方体卫星将测试母星的追踪和激光测距技术、算法以及视觉导航技术。第三项实验将在2019年3月进行，测试捕叉猎捕太空垃圾的能力。由于法律方面的原因，捕叉并不会拿真实卫星开刀，而是母星伸出一条机械臂，在末端放置一个目标，测试捕叉猎捕目标的精准度。捕叉的尾部系有绳索，发射速度达到每秒20米。

太空垃圾对国际空间站的安全构成威胁

    6月20日，利用加拿大机械臂，“碎片清除”卫星从空间站的“希望”号实验舱释放。萨里太空中心负责人吉尔勒莫·阿格勒蒂指出，与机械臂相比，捕网这种方式不仅灵活，同时风险较低，能够捕获旋转或者形状不规则的太空垃圾。如果用机械臂，很容易将垃圾弄碎，反而得不偿失。

地球周围的太空垃圾

    第一次捕网实验将在9月登场，10月进行第二次。完成这些实验后，母星将展开拖帆，充当制动装置。拖帆将与地球外层大气中的空气分子相撞，逐渐降低卫星轨道，直至进入更浓密的大气层并燃烧殆尽。通过这种方式，卫星在清除太空垃圾的同时并不会制造新的垃圾。
    最后，“碎片清除”卫星将测试一系列能够让轨道垃圾清理简单易行并且具有成本效益的关键技术。一旦通过验证，空间站将在未来部署更多“碎片清除”卫星，清除对空间站和卫星构成威胁的太空垃圾。

拖帆艺术概念图

    Nanoracks公司负责人康诺·布朗表示：“能够帮助实施这种具有突破性的任务，我们感到非常荣幸。‘碎片清除’卫星将验证一系列令人兴奋的主动碎片清除技术，能够对太空碎片的管理产生重要影响。此外，这项计划也将彰显小型卫星的能力，同时证明空间站可以充当小型卫星任务的一个平台。我们对实验结果以及这项计划在未来几年带来的影响充满期待。”

捕叉击中目标

    除了“碎片清除”卫星，空间站最近还收到一个用于探测太空碎片的新工具——太空碎片传感器。这个传感器安装在空间站外部，用于监测小尺寸太空碎片的撞击。通过提高监测能力和太空垃圾清理技术，我们能够确保低地球轨道商业化的顺利启动。

来源：国家空间科学中心