全球首富馬斯克旗下Space X大力推動的「星鏈計畫」,讓低軌衛星掀起全球通訊革命,但太空競爭帶來的可不只是商機,還有圍繞著地球大大小小上億的「太空碎片」,一不小心就會造成大危機!美國政府最近首度對留下太空垃圾的企業開罰,衛星電視業者Dish Network因為未能把退役衛星EchoStar-7送入安全軌道,遭美國聯邦通訊委員會(FCC)處罰,雙方最終以15萬美元罰金和解,該公司也承認對此事負有責任,並將實施一項法律遵循計畫。
太空垃圾危及國際太空站 FCC首度開罰15萬美元
FCC指出,去年EchoStar-7報廢時,由於推進劑短缺,無法依照規定飛往所在位置上方300公里處,因此增加其他衛星通訊系統損壞的風險。美國科技媒體《The Verge》報導,如何處理太空垃圾是一個持續且複雜的問題,儘管15萬元對對Dish Network只是小錢,但這是FCC首度對企業進行具有約束力的裁罰,將讓製造太空垃圾的企業負起更多責任。
FCC執法局局長Loyaan Egal表示,隨著商業衛星更加普遍,太空經濟加速發展,必須確保業者遵守承諾,而這是個突破性的和解,並清楚展現在執行太空碎片協議上,美國聯邦通訊委員會擁有強大的執法權力與能力。
日益增加的太空垃圾正威脅到國際太空站的安全。圖/路透社
根據全球最完整追蹤太空碎片系統美國太空監視網絡(SSN),目前登錄的太空碎片已超過一億個,歐洲太空總署(ESA)的數據更顯示,地球軌道上有超過3.6萬塊大於10公分的太空碎片,尺寸偏大更帶來巨大風險,這些碎片時速可達2萬8164公里,每秒可達6到8公里,約是子彈的20倍,對國際太空站(ISS)與衛星等任何運作中的太空設備帶來極大威脅,2021年ISS人員在偵測太空站外部情況時,曾發現一條機械手臂出現一個被太空垃圾砸出的小洞。
同時,地球軌道上的衛星數量正以前所未有的速度成長,光是馬斯克旗下SpaceX未來十年就要發射4萬多顆星鏈網路衛星,英國OneWeb目前擁有4千顆衛星,亞馬遜旗下Project Kuiper未來五年也將營運3200顆衛星,歐盟今年啟動的IRIS²衛星系統計畫,也預計在2027年全面運作,中國的國網星座計畫也打算發射1.3萬顆衛星。
若衛星不安全、錯誤地脫離軌道,將帶來極大危險,哈佛史密森尼天文物理中心天文物理學家Jonathan McDowell表示,這將就像在尖峰時刻期間的州際高速公路上,每個人都開得很快,加上多條州際高速公路相互交錯,且毫無紅綠燈維持交通秩序。
太空碎片不斷日積月累,也導致互相碰撞產生連鎖反應的機會越高,最壞的情況是發生所謂的凱斯勒現象,也就是物體碰撞產生更多碎片,導致更多碰撞,如此重複到整個軌道變得無法使用,因此如何清理這些太空碎片,已成為一個非常急迫的問題。
TransAstra計畫將小型衛星作為清掃太空碎片的「垃圾車」。圖/TransAstra官網
全球航太機構正在找尋方法,美國太空總署(NASA)近來跟太空技術新創公司TransAstra簽下85萬美元合約,後者提出將搭載巨型充氣袋的太空船送上太空,收集垃圾後運往另一新創公司ThinkOrbital的無人太空站來維修甚至重新利用,南卡羅來納大學太空工程系研究教授Dave Barnhart認為,這種捕捉太空垃圾的方法絕對有效,並指歐洲太空總署預計2026年展開的ClearSpace-1任務,也使用類似方法。
「打掃太空」成新興產業 蘊藏數億藍海商機
隨著清除需求激增,也讓「打掃太空」成為一項新興產業,原本在地球上屬於低產值的垃圾清運,一到太空便成蘊藏龐大商機的新藍海,根據太空垃圾清除業務商業化的日本新創公司Astroscale、英國薩里衛星科技與法國空中巴士的研究報告,2021年太空碎片清除市場產值為2650萬美元,到2030年預估將達到4億5265萬美元,該產業從2022年至2030年的年複合成長率(CAGR)則為23.9%,高過原先預期。
Astroscale的ADRAS-J預計年底升空清理日本14年前發射的火箭殘骸。圖/Astroscale X平台官方帳號
報告指出,清除太空碎片產值之所以有望大幅成長,除碎片不斷增加外,還因為太空探索與衛星發射需求不斷成長,加上政府採取措施推動太空碎片清除,報告中還強調,公共與私人部門之間的合作將加速太空碎片清除技術發展,加強國際合作也將有助於制定與實施有效的太空碎片清除計畫。
此外,回收再利用也成為一個商機,根據英國南安普頓大學年初刊登於《廢棄物管理》國際期刊的研究報告,清除太空垃圾並重複利用回收的循環經濟,是保障衛星與太空探索未來的可行途徑,研究人員還開發出全球第一個估算太空垃圾價值的方法,計算出太空垃圾的重複利用,可望產生5700億美元至1.2兆美元的淨價值,相當於回收5312噸至1萬9124噸廢金屬。
南安普頓大學應用環境科學教授Ian Williams在報告中還說,如何延長衛星壽命,對解決地球軌道碎片問題也很重要,若回收太空碎片的經濟價值夠高,未來的太空循環經濟在財政上有望更具有可行性,降低風險外,還能帶來不少潛在好處,像是提高資源效率,還有增加高價值工作等等。
清除太空碎片錢從哪來?回收再利用是解方
政府必須出面表示,我們將投入資金來做這件事,而我們說的金額是數億或是數十億美元。
-太空戰略諮詢機構安全世界基金會項目規劃主任Brian Weeden
不過,清除太空垃圾成本高昂,也讓人憂心到底經費要從哪裡來?Barnhart指出最大挑戰是燃料成本,即便是距離相對較近的碎片,也分散在極廣大的範圍之內,TransAstra創辦人兼執行長Joel Sercel認為,回收太空垃圾可能是抵消成本的一種方法,畢竟當初送入太空時也砸下很多錢,若能回收再利用,各方都將能受益。
研究顯示,若對太空垃圾置之不理,恐導致太空商業每年損失5兆美元收入,重新開放太空也將花費至少數千億美元且恐需花費數十年,因此一如專家所言,對付太空垃圾最好方法就是不要製造垃圾,除減少衛星發射外,世界各國有關單位必須進一步加強監管規範,例如統一報廢舊衛星年限,把長期採用的25年準則,改為去年美國聯邦通訊委員會針對低軌衛星祭出的5年新規,以免最終引發難以收拾的太空災難。