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恐成致命血滴子!1.3億太空垃圾天上飛 圖解究竟多危險

根據歐洲太空總署統計,截至2025年3月21日,地球軌道附近約有1.3億個大小超過1釐米的可追蹤殘骸。圖為示意圖。路透/Alamy
根據歐洲太空總署統計,截至2025年3月21日,地球軌道附近約有1.3億個大小超過1釐米的可追蹤殘骸。圖為示意圖。路透/Alamy

2035年太空經濟規模將到達1.8兆美元,年均成長率遠高於全球GDP成長速度;各國每年發射上百顆國防衛星,用於偵察、通訊,而其中又以中國和美國最多,地緣衝突從地表延伸到宇宙。聯合報數位版每周推出《解密太空》系列,帶讀者理解新太空時代全貌,以及台灣在全球太空布局中,將扮演什麼角色。

2025年元旦前夕,一個直徑約2.5公尺、重達500公斤的巨型環狀金屬物體從天而降到肯亞村莊,讓當地居民驚恐不已,肯亞太空總署(KSA)研判,該物體為運載火箭的分離環;無獨有偶,2025年3月,馬斯克旗下SpaceX的重型運載火箭星艦(Starship)在太空解體,宣告第8次試飛失敗,炙熱的碎片劃過佛羅里達州南部與巴哈馬上空,讓美國聯邦航空總署(FAA)緊急針對多座機場發布停飛令。

這2起事件,都凸顯出太空垃圾(space debris)正對地球安全、環境生態帶來威脅。歐洲太空總署(ESA)太空垃圾辦公室最新數據顯示,截至2025年3月21日,地球軌道附近約有1.3億個大小超過1釐米的可追蹤殘骸。這些碎片看似微小,但在太空高速下都可能帶來致命破壞,火箭解體的劇毒燃料更可能衝擊環境及人體健康,當各國都在往太空「塞」東西同時,一場新型危機也因應而生。

美中俄得為太空垃圾負最大責任

太空垃圾的種類五花八門,包括多節火箭分離時產生的碎片、固態火箭的燃燒殘渣,以及老舊、報廢,或因故障而失控的人造衛星,還有部分國家進行反衛星飛彈試驗時炸碎的殘骸等,都屬於太空垃圾。早在1987年,美國天文物理學家唐納.凱斯勒(Donald Kessler)就曾警告,隨著軌道上的物體增加,新產生的碎片將呈指數倍增。

根據聯合國外太空事務辦公室(UNOOSA)統計,2024年全球共發射2849件物體,相較於十年前的222件激增逾10倍,讓太空垃圾風險大幅提高。

美國外交關係委員會(CFR)《太空安全報告》指出,太空發射量激增,主要與私人企業迅速擴張、大國強化太空部署有關。商業方面,大部分發射的物體來自馬斯克的SpaceX,SpaceX旗下的星鏈(Starlink)目前已部署超過7千顆衛星,約占全球所有低軌衛星的60%,並計畫在2030年前增至4.2萬顆。

由於SpaceX衛星的設計目標是在低地球軌道運行約5年,第一代500顆衛星的使用壽命已盡,今年1月約有120顆老舊衛星經由大氣層燃燒解體,引發科學家擔憂,未完全燃燒的碎片可能會繼續飛向地球、干擾航空飛行;燃燒過程產生的金屬蒸氣更可能破壞臭氧層。SpaceX則以聲明回應,指退役衛星未能完全解體、造成人員傷亡的機率僅有「億分之一」,但仍無法完全消除各界對於太空垃圾的擔憂。

國家方面,NASA數據顯示,截至2024年6月,漂浮在太空的廢棄火箭主體與碎片絕大多數來自俄羅斯、美國和中國,因軍事行動與退役設備處置問題,在太空製造大量垃圾。

太空垃圾就像高速武器 危及太空人安全

國防院中共政軍與作戰概念研究所助理研究員許智翔表示,太空碎片移動速度極快,高速下破壞力驚人,以BB槍為例,在地面打一槍只是痛一下,但在太空能打穿鋼板。據美國太空總署(NASA)估計,太空垃圾移動時速將近2萬9000公里,相當於以子彈速度的7倍在太空中高速亂竄,一旦軌道上的殘骸數量過多,便可能形成「垃圾風暴」,威脅衛星、太空設備運行,甚至危及太空人安全。

例如2007年中國進行反衛星試驗,擊毀自家重約750公斤的已報廢氣象衛星「風雲一號C」,產生3千多個可追蹤碎片。華盛頓郵報2024年底揭露,當年中國反衛星武器試驗造成的太空垃圾,在18年後的今天,仍在軌道上持續威脅國際太空站,讓國際太空站在短短6天內被迫二度採取緊急閃避措施。

另一備受國際注目的太空垃圾危機來自俄羅斯。2021年11月俄羅斯進行反衛星武器試驗,摧毀自家一顆重約2000公斤、1982年蘇聯時期的訊號情報衛星「宇宙1408號(Cosmos 1408)」,留下超過1500個可追蹤的太空垃圾,國際太空站當時為避免與高速飛行的太空垃圾相撞,被迫變更軌道,太空人甚至必須躲進緊急逃生艙、採取避難行動。

今年初SpaceX星艦第8次試飛失敗,殘骸化成「火流星」墜落夜空。路透
今年初SpaceX星艦第8次試飛失敗,殘骸化成「火流星」墜落夜空。路透

墜落殘骸、劇毒燃料正衝擊地球

除了太空之外,太空垃圾也可能對地表構成威脅。美國聯邦航空總署曾向國會警告,若大型低軌衛星星系依原定計畫持續擴張,直到2035年,每年墜落至地球的危險碎片恐高達2.8萬件。預測顯示,這些碎片每年將造成0.6人傷亡,換言之,全球平均每2年就可能有一人因太空碎片受害。

中央大學太空科學與工程學系主任張起維指出,多數太空垃圾可以透過空氣阻力或推進器,引導殘骸或報廢衛星降低高度,藉由通過大氣層被燃燒殆盡,但仍有一些材質燒不掉,就有砸到人的機率。例如2024年3月,一個重達0.7公斤的金屬物體砸穿美國佛羅里達州一戶人家的住家屋頂,所幸未造成人員傷亡。NASA證實,該物體為國際太空站棄置的鋰電池碎片,並承諾調查其掉落原因。

太空殘骸潛藏的環境危機是另一隱憂。國防院中共政軍與作戰概念研究所政策分析員周若敏舉例,中國曾發生過火箭發射失敗、異常脫落事件,「有些掉在境外,有些則一節、一節脫落在中國國土上」。火箭內帶有的液態燃料是劇毒,會冒出濃濃的黃色煙霧,不僅會汙染環境,更含有致癌成分,若透過皮膚、飲用水入侵人體,恐對健康造成嚴重危害。

地緣政治分歧、國際合作受限 處理陷困境

面對大量太空垃圾,究竟該如何處理?國際間目前無論是太空治理架構或太空垃圾規範,都還未跟上太空活動的發射速度。俄羅斯、美國與中國雖需對太空垃圾負最大責任,但作為強權,這3大國都不希望有一個強而有力的機構管理太空、掌握太空話語權,聯合國及其他組織目前也尚未能推動完整的治理架構,只能仰賴各國自律,問題持續惡化。

現行《外空物體所造成損害的國際責任公約》雖規定,若太空設備對地球表面或其他飛行中的太空載具造成損害,發射國應負賠償責任,但該公約並非所有國家都簽署,導致缺乏強制約束力。隨美中太空競賽白熱化、地緣政治分歧,未來如何促成國際合作、制定規範,是各國政府與企業無法迴避的課題。

2024年底掉落在肯亞偏遠村莊的巨大環狀物體,經調查確認為太空垃圾。美聯社
2024年底掉落在肯亞偏遠村莊的巨大環狀物體,經調查確認為太空垃圾。美聯社

各國擬推監管措施 企業研究回收太空垃圾

目前部分國家與組織已開始採取行動。2022年美國聯邦通信委員會(FCC)通過太空垃圾新規,大幅縮短原本長達25年的太空設備任務後處置指南,強制規範所有進軍美國太空市場的營運商,必須在任務結束5年內完成報廢,例如將設備移除軌道,使其落入地球大氣層並燃燒殆盡,或開發新的太空垃圾清理技術進行回收,以降低碰撞風險。歐洲太空總署則於2023年發布《零碎片憲章》(The Zero Debris Charter),呼籲參與國在2030年前停止製造太空垃圾。

此外,國際間也有不少企業積極發展太空清理業務,將「到太空收垃圾」視為新藍海。2019年11月,歐洲太空總署決定啟動全球首個「太空垃圾清除」任務,與瑞士新創公司ClearSpace簽訂斥資8600萬歐元的合約,預計將在2025年發射打掃機器人。不過該任務因清除目標遭其他太空垃圾撞擊、分裂產生更多碎片而被迫推遲。根據ClearSpace官網顯示,任務預定發射日已延後至2028年。

日本太空新創公司ispace高階研發經理Mariano Sternheim日前接受聯合報數位版採訪時表示,太空垃圾與太空探索是一體兩面的問題,探索任務將能推動太空發展、帶領人類向前邁進,但太空垃圾也讓任務變得更加複雜,必須設法提升技術品質,「這是必要且值得的投資,人類必須思考如何在發展與永續間取得平衡」。

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