参考消息网6月4日报道 据西班牙《机密报》网站5月17日报道，太空垃圾的出现意味着升空的物体越来越频繁地坠落，而且通常都不安全。

航天器发射时，包括一次性火箭助推器在内的部分部件会为减重而分离，并按设计在重返大气层时烧毁。卫星寿命结束后也会再入大气，理论上应完全焚化。但很多情况下，它们并未如预期般烧尽。

航天器和卫星部件在重返地球大气层时未燃尽的残骸，对地面人员和建筑物构成威胁。发射次数的增加，尤其是在像太空探索技术公司(SpaceX)这样的私人公司推动下，正将曾经遥远的风险变成日益严峻的现实威胁。

美国威斯康星大学-斯道特分校的一个材料研究小组致力于研究为何部分残骸能熬过再入过程。我们正在探索安全地改进这些材料的卓越耐热性能，从而降低重返大气层带来的危险性。

碎片坠地

2021年以来，再入残骸已多次坠落在世界各地的私人和公共场所。多起知名事件涉及SpaceX公司“龙”飞船的碳纤维货舱碎片。这些货舱要到再入大气层前数小时才会与载人舱分离。它们的体积比15座面包车还要大。

前往国际空间站的载人7号“龙”飞船的货舱残骸坠落在美国北卡罗来纳州，载人1号任务的残骸则坠落在澳大利亚新南威尔士州。同样，美国的“公理3号”任务残骸则坠落在加拿大萨斯喀彻温省。

除了货舱残骸外，用于调整航天器姿态的碳纤维高压气瓶，也是已回收残骸中的主要类型。近年在澳大利亚、阿根廷、波兰均有发现。

大部分再入物体会焚化殆尽，可为何这些碎片能落地？

像SpaceX“星链”这样的卫星运行在近地轨道，高度通常在300到2000千米，在轨时速约2.7万千米。要达到这一速度，火箭需携带近50万升燃料加速，部分能量以动量形式保留在卫星上。

当轨道上的物体下降并接近地球高层大气时，会与空气分子剧烈碰撞减速，摩擦产生的高温迅速灼烧卫星，使金属在超过1600摄氏度的高温下熔化。

频繁发射

20世纪50年代以来，世界各国一直在向太空发射物体，为何如今再入风险才备受关注？

从20世纪60年代至2016年，全球年均发射约100个物体；2016年升至200个；2025年激增至4500个，这相当于自上世纪50年代以来所有入轨物体的20%是去年一年发射的。

此类发射大多出自美国企业，例如SpaceX、“火箭实验室”公司等。这些公司以及其他公司，都计划建造由数十万甚至上百万颗卫星组成的大型卫星星座。

发射的物体和有效载荷越多，再入大气层事件就越频繁。按国际规范，卫星运营商必须在25年内将其退役卫星脱离轨道。包括美国联邦通信委员会在内的世界各地组织一直在推动将脱离轨道的期限缩短至5年。受这些规定影响，近期发射产生的残骸再入大气层事件的全部影响至少还要10年或更长时间才能完全显现。

今天发射的物体和制定的政策决定，将长期影响未来安全。

技术进步

随着科技的进步，太空发射的效率也随之提高。得益于碳纤维增强复合材料与新型合金，卫星和航天器变得更轻、更强、更耐热。这些高强度材料因轻量化备受青睐，却也让离轨残骸更易扛过再入高温。

碳纤维曾是航天专用材料，如今用于自行车车架和赛车车身等日常用品。它仍然是制造火箭箭体、级间段、高压容器等耐高温、抗应力部件的首选。

铝和钢等简单金属会熔化燃烧，而像碳纤维等在高达3000摄氏度高温下制造的复杂材料则会以不可预测的方式燃烧，从而改变分离部件再入时的碎裂模式。

进入21世纪以来，回收的太空残骸大多含碳纤维增强塑料或碳纤维包覆金属件。碳纤维会意外充当隔热层，保护更重、更危险的残骸落地。

设计思路

“为解体而设计”是降低再入残骸风险的重要研究领域，其设计思路是不再依赖于精准控制离轨将残存部件引向海洋，而是让航天器部件在再入时确保完全解体。

“为解体而设计”可以采取多种形式。例如，使用对热更敏感的材料，将难以燃烧的部件移至再入过程中温度更高的区域，或者采用高温下断裂的键合方式，使结构分离成更小的部件以便于烧毁。

由于航天器的设计一直追求最轻、最强、最耐高温的材料，刻意弱化部分性能看似反常。关键是打造智能材料：使其在任务期间保持强度，同时在再入过程中彻底解体。（编译/王萌）