卫星|中国实践二十一号将如何清除空间碎片，它能捕捉卫星吗？太空垃圾|航天|空间站

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2021年10月24日，我们用长征三号乙运载火箭成功发射了实践二十一号卫星，这颗卫星的任务是验证清除太空碎片的相关技术。
实践二十一号卫星成功发射
我们地球周围的太空中并不空旷，根据联合国外层空间机构的数据，截至2021年4月底，在环地球轨道共有7389颗人造卫星。而关心科学家联盟（UCS）的卫星数据库则显示：其中只有3372颗卫星处于工作状态，这意味着至少有54%的卫星是失去功能的太空垃圾！
卫星失效并不可怕，即便现在的卫星越做越小，寿命越来越短，但这些小东西大多拥有固定轨道，并且它们的轨道衰减都是可计算和可跟踪的。只要将它们的轨道数据输入计算机，我们不难算出未来什么时间它们会出现在什么位置，以便采取措施避免碰撞。
失效航天器是太空杀手
【卫星|中国实践二十一号将如何清除空间碎片，它能捕捉卫星吗？】问题在于这些小东西自己没办法机动，万一它们相互之间撞上了，巨大的动能会将彼此撕成碎片，而这些小碎片往往是不可预测的，它将给我们造成极其惨重的损失。
航天强国大多有一套自己的太空垃圾跟踪系统。使用光学望远镜和高度敏感的雷达天线扫描天空，每发现一个新的亮点，就会做一个标记、算出它的轨道并且录入数据库。轨道数据会实时更新，这样航天飞行控制中心就有一张“网” ，科学家将自己航天器的轨道参数放进“网”里比对，如果发现未来可能会有重叠，就需要提前调整轨道，避免碰撞。
然而尽管“天网恢恢”它却不是“疏而不漏”的。到目前为止人类只能准确跟踪约100万个大于10厘米的太空垃圾，比这个小的碎片很难发现，但估计数量超过1.28亿！
太空中大于1毫米的碎片超过1.28亿个
太空碎片曾经可能是卫星或飞船上的一部分，也可能是运载火箭上的油漆、发动机喷射出来的残渣，只要这些东西还在近地轨道上飞行，它们的速度就超过7.5公里/秒，也就是音速的22倍！
我们熟知的AK47步枪，其枪口初速度（也就是子弹出膛速度）为710米/秒，弹头重量8克，用动能定理：E=1/2 mv^2 可以计算出子弹动能达2010焦耳，这足以在100米距离内穿透1厘米厚的普通钢板。
步枪子弹能穿透钢板
同样是8克重的太空金属碎片，它以7.5公里/秒的速度飞行，其动能将达到22.5万焦耳！它能很轻松地将任何一颗卫星打个对穿。
2021年3月18、19日，中美两国卫星先后发生不明原因“解体” ，其中美国NOAA-17号气象卫星已经退役了8年，而中国云海一号02星则刚服役一年多时间。究竟是什么原因造成卫星解体，目前尚不得而知，但这两颗卫星解体后的大小碎片在未来相当长时间里还会威胁到其它航天器的安全。
卫星因碎片撞击而解体
由于物体的动能与速度的平方成正比，即便是一粒沙子大小的太空垃圾，它也可能击穿航天服、对出舱工作的航天员构成严重威胁。所以当你看到我们的航天员在太空漫步，一定要知道他们时刻都冒着生命危险，这可一点都不好玩！
沙粒大小的碎片也有可能击穿航天服
讲了这么多，我们已经知道了太空中的垃圾很多很危险，那么到底怎么才能收拾那些报废卫星、清除有害的太空垃圾呢？说实话，这真的很难很难！
首先，太空里所有的垃圾，大到几吨重的卫星，小到一粒螺钉，它们不是固定不动，而是都以极快的速度飞行。因为只要低于相应的轨道速度，它就会自动掉下来，不需要我们清理了。打个比方，我们天宫空间站的轨道高度是390公里，它的轨道速度为7.68公里/秒，同样地，在390公里高度所有的太空垃圾也全是这个速度，低于这个速度就会坠落回地球。