建立太空交通管制系統STM與太空垃圾回收技術

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科技產業資訊室 (iKnow) - May 發表於 2019年9月12日

圖、建立太空交通管制系統STM與太空垃圾回收技術

針對防止太空垃圾或衛星在太空相撞，日美兩國政府將合作打造「太空交通管制」（STM）系統，掌握每顆衛星在太空位置的信息網，還將與英法等歐洲國家進行合作。事實上，聯合國和平利用外層空間委員會，於2019年6月針對削減太空垃圾及維持衛星安全通過了指導方針，共有92個國家加入。

由於，50年以來各國的衛星都是按照自己的規則在太空飛行，長期下來，若放置不管，垃圾碎片會不斷相撞，將對現存的太空衛星及國際太空站造成太空探索行動的潛在威脅。也就所謂凱斯勒現象（Kessler Syndrome）理論假設認為當太空垃圾的密度達到一定程度時，會造成太空垃圾布滿近地軌道，令人類在數百年內無法進行太空探索甚至使用人造衛星。所以，太空垃圾回收技術結合STM系統，將形成太空服務商機之一。

目前，美俄中大國出於國防安全理由而正在研發太空的管制系統，還有民間私人企業也紛紛看準太空商機，正開發商業用途的衛星且不斷增加，例如：SpaceX、Blue Origin、OneWeb等等。為減輕美軍的管制業務負擔，美國商務部建立STM太空交通信息網以供民企掌握商業衛星的動向及預警機制，包括：衛星、太空垃圾或碎片。

日本安倍晉三在今年(2019) G20大阪峰會上宣佈，開始進行太空垃圾清除技術的實證試驗，預計在2022年之前發射實驗衛星，與太空垃圾並排飛行進行圖像拍攝、數據收集，掌握太空垃圾的飛行方式。然後發射具有清除功能的其他實驗衛星，嘗試捕獲太空垃圾。日本計劃到2025年將一系列技術投入到實際應用。

對於太空垃圾清理的計劃及構想，還有利用過機器人、繩網、電磁線纜、雷射等手段對付太空垃圾。

其實，日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）科學家開發以導電性「太空纜索」（electrodynamic tether）約700米（2,300英尺），減緩太空垃圾的運行速度，以便將其帶至離地球表面較近的軌道，利用地心引力的導引，並在可能撞擊地球表面前無害地燃燒殆盡。這種纜索天鉤是由1家漁網公司協助開發。然而，在2017年進行實測時，纜索天鉤並未成功釋放出而以失敗告終。

歐洲航天局（ESA）計劃研發一種軌道清理衛星 e.Deorbit，攜帶繩網、機械臂等裝置，將捕獲的退役衛星一同帶回大氣層燒毀，該e.Deorbit預計在2023年升空。同時，它將在軌道上執行各種不同的衛星服務，包括加油、翻修或重新啟動。

美國加州新創公司 The Aerospace Corp 研發回收太空垃圾的「紙片清道夫」Brane Craft，重量僅50克，配備太陽能電池、電力系統、指揮通訊控制系統等裝置，以電活性的聚合材質進行吸附與包覆太空碎片，隨後拖曳至大氣層中燒毀。

加拿大新創公司NorthStar Earth & Space 成立於2015 年，專注於太空物體跟踪的軟體分析公司。NorthStar提出要組建一個衛星星座，以更好追踪細小的太空碎片，該公司將打造首個具備監測太空碎片能力的商業衛星星座。目前，Northstar 正在與太空聯盟公司（The Space Alliance）共同設計一個由40 顆衛星組成的星座，放入低、中和地球同步軌道。據知，Northstar 單個衛星重量預計約為700 公斤，配備地球觀測的高光譜和紅外攝像機，以及用於監測軌道的光學攝像機，具備監測和跟踪太空碎片的能力，將對產生的數據進行分析，最終預測潛在的碰撞風險。計劃2021 年能夠正式開始提供商業服務。

根據歐洲航天局（ESA）的資料，截至目前，人類已經發射衛星約8950顆。然而，更多是太空垃圾或碎片，美國NASA確認10厘米以上的太空垃圾約2萬個；推測1～10厘米的太空垃圾50萬個；而1毫米以上的超過1億個。但是，全世界尚未達成太空垃圾回收技術。(1102字；圖1)

參考資料：
太空垃圾。維基百科。
A Japanese Space Junk Removal Experiment Has Failed in Orbit. Seeker, 2017/1/31.
ESA's e.Deorbit debris removal mission reborn as servicing，ESA, 2018/12/21.
BRANE CRAFT REMOVES SPACE DEBRIS. The Aerospace Corp

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