DK： 我叫唐·凯斯勒（Don Kessler），直到1996年我一直在NASA工作，担任轨道碎片的高级研究员。 我从1979年开始执行该程序，至今该程序仍然非常活跃。 在1960年代，我的主要工作是定义行星际流星环境。
当时，NASA唯一需要关注的空间碎片是流星体 ，其中许多是由小行星带的碰撞产生的。 这些小行星碰撞是级联现象，这意味着每次碰撞都会为未来的碰撞产生更多的弹药。 这是一个积极的反馈回路。
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当唐开始考虑一个有趣的问题时，他正在研究这种现象：
DK： 什么现象会在地球轨道上何时开始发生？ 卫星何时会发生相同的级联？ 关于这个数字可能是一个好奇心，实际上，当我进行计算时，我真的很震惊，因为这么快就会发生答案。
唐在1978年发表了一篇论文，提出了这种情况，并预测到2000年我们将开始在地球轨道上看到卫星碰撞。就像在小行星带中一样，这些卫星碰撞将触发多米诺骨牌效应：产生一堆碎片这会导致更多的碰撞，产生更多的碎片等。 他的要点是：一旦流程开始，几乎就不可能停止。 这种自我延续的现象，即多米诺骨牌效应，被称为凯斯勒综合症。
第一次意外碰撞发生在1996年，当时法国一颗卫星被一枚火箭推进器击中，该推进器在十年前爆炸，切断了稳定臂，并首次证明了轨道环境的纠缠程度。
HK： 2009年发生的撞车事故更为严重。
他指的事件是两个完整卫星之间的第一次碰撞：俄罗斯卫星科斯莫斯和美国铱星。
那是第一个灾难性的意外碰撞，引起了所有人的注意，因为它们不仅意识到发生类似事件时会产生多少碎片，而且我们现在正进入我们称为凯斯勒综合症的阶段。
就在两年前，中国军方进行了有争议的反卫星试验，用一种动能杀伤车辆拦截了它们自己已失效的气象卫星，这是一种非爆炸性导弹，依靠绝对的撞击速度摧毁其目标。 它把卫星炸给了铁匠铺，造成了巨大的混乱，真是太糟糕了。
DK： 不幸的是，这是他们应该不知道的事情。
是的，那是因为美国在1985年做过同样的事情-第一次反卫星试验，结果大致相同。
DK： 我们在NASA试图推迟或阻止这种情况，因为我们说它将产生足够的碎片，我们将不得不为计划在几年后发射的空间站增加更多的防护。 没有人相信它会产生那么多碎片，但是确实如此。
所有这些碰撞，无论是偶然的还是其他的碰撞，都会在地球周围造成很大的垃圾碎片，称为太空碎片。 它占低地球轨道物体的95％，并且有各种形状和大小。 从技术上讲，它是轨道上任何不起作用的物体，因此有火箭推进器和已消失的卫星之类的大物件，但绝大多数都是零碎的碎片。
这些碎片中的许多碎片是由于在极端的空间条件下，残留燃料和其他爆炸性能源自燃引起的爆炸而产生的。
这些爆炸发生的频率比您想象的要多，并且像这些爆炸一样灾难性和混乱，由于涉及的动能数量惊人，因此碰撞更加严重。 在速度上，物体在低地球轨道上移动（速度称为超高速 ），即使是像螺丝钉一样小的物体也可以向卫星发出无能的打击。 实际上，由于油漆斑点造成的超高速冲击，NASA已经多次不得不更换航天飞机的窗户。
HK： 这些都是速度，我们没有实例，也没有任何与实地相提并论的东西。 因此，这些碰撞所涉及的能量非常高。 一个1厘米大小的物体像樱桃一样以10 km / s的速度撞击卫星，由此释放的能量大致相当于爆炸的手榴弹。 您可以想象之后那颗卫星的样子。
DK： 是的，让我知道告诉你一些东西。 这是在实验室中拍摄的东西，它是大约BB大小的弹丸，并且由固体铝制成，形成了陨石坑，速度仅为5 km / s，大约是您的速度的一半会期望在太空中。
这大部分发生在低空轨道 ，即我们头顶上方2000公里的太空带 我们在这里收拾了绝大多数的卫星，包括国际空间站和哈勃太空望远镜。 最拥挤的区域在500至1000公里之间。 这是最稠密的地区，是太空401高速公路。
DK： 这就是造成问题的原因，因为我们在那个小区域拥挤了很多东西。 碰撞的可能性与空间密度的平方成正比。 因此，您将卫星数量加倍，则发生的碰撞次数是原来的四倍。 现在，空间站通常飞行约300公里，但在较高高度产生的碎片正被抛落并向下漂移至较低高度。
HK： 如果您看着太空站的表面，到处都会看到陨石坑，到处都是碎片造成的撞击坑。 每当您将硬件放下并在地面上进行检查时，都会发现各种尺寸的弹坑。 我们该怎么办？ 您如何保护宇航员的生命？ 您唯一可以做的就是屏蔽。
为了防止超高速冲击，您需要一种特殊的轻型屏蔽，称为Whipple屏蔽。
DK： 让我告诉你其他事情。 导致这种损坏的同一粒子 （下图，左图） 仅 在表面上屏蔽很少的表面上 造成了这种伤害 （下图，右图） 。 就是说，这几乎是一种液体。
大多数航天器都使用这种类型的屏蔽，这种屏蔽可以承受高达一厘米左右的物体的撞击。
大于垒球的物体由美国太空监视网络进行分类和跟踪。 跟踪是不精确的，但可以使航天器避开一些太近的碎片。 这仅适用于大于10厘米左右的物体。 任何较小的内容都无法可靠地跟踪。
因此，最令人关注的物体是1到10厘米之间的物体。 太大而无法承受屏蔽，太小而无法追踪。 这些物体可能会使路径上的任何航天器无法工作，甚至更糟。 随着未来的爆炸和碰撞，越来越多的无形抛射物会四处飞扬。
当您考虑物体可以在轨道上保留多长时间时，问题会变得更糟。 根据海拔高度的不同，低地轨道中的碎片可能会在那里停留数年，数十年或几个世纪，然后它们的轨道自然衰减到足以重新进入地球大气层。 例如，除了ENVISAT，别无所求。 这是一颗由欧洲航天局运营的已失重的8吨卫星，直到2012年失去联系，成为地球轨道最密集区域的一块巨大的太空垃圾。 如果不移除，ENVISAT将在轨道上保持200年。
专家们希望避免在国际上采用两项清洁空间政策，以避开ENVISAT的麻烦，并减轻凯斯勒综合症。 第一种将通过要求对车载能源进行所谓的钝化来防止爆炸。
HK： 意思是，残余燃料必须通过阀门耗尽，燃烧或释放。 那是第一位：不再爆炸。
DK： 另一个就是我们所说的25年规则。 一旦将某物放入轨道，使用完毕后，您有25年的时间才能将其推出。
通过向上移动到指定的“重力场轨道”，对活动的航天器造成最小的风险，或者更理想的情况是，降低其高度，使其更快地在大气层中燃烧。 这些政策并不难遵循，并已开始为国际所采用。
HK： 当我们做这两件事时，已经可以使太空飞行在未来变得非常安全。 这意味着，如果我们系统地进行此操作，则未来的风险将与今天的风险几乎相同。 他们采取的缓解措施有助于减轻凯斯勒综合症的影响，我们不是在谈论停止它，而是在将其保持在可接受的水平上，即增长。 但是，即使我们严格执行这两项措施，它也会增长。 如果我们甚至想防止这种增长，那么我们需要主动清除。
DK： 我们已经得出结论，在接下来的100年中，将需要采取一些措施来移除500个完整物体，以再次稳定低地球轨道环境。
到下一世纪，每年可以解决五个问题，至少看起来是可以实现的，对吧？ 但是，挑战在于没有简单的方法可以清除空间碎片。
HK： 我们需要接近不再受控制的物体，然后将其附着，与它们停靠，会合，以某种方式捕获它们，然后以受控方式将其清除。 您可以想象这不是那么容易。
专家们正在研究清除碎屑的方法，并且在早期开发中有一些有希望的想法。 有可重用的概念，例如系绳和太空拖船，每次发射可以抓住多个物体，从而节省了资金。 有一些基于地面或空间的激光器，可以通过将物体击落的方式使它们脱离轨道，但是这些都面临着政治挑战。 目前，太空中实际上有活跃的卫星，萨里大学正在控制一个名为RemoveDEBRIS的航天器，它将使用鱼叉抓住碎片，这是有希望的。 还有另一种一次性使用的选项，例如ESA的e.Deorbit，目前计划在2023年对ENVISAT进行取回和除轨。尽管如此，许多想法无法扩展，这是问题所在，它们既昂贵又复杂，并且类似这样的任务几乎完全史无前例。 不过，压力之所以存在，是因为凯斯勒综合症没有在等待，而且对太空基础设施的后果是可怕的。
HK： 今天，建议将最长轨道时间定为25年内，实际上只有一半的卫星在太空中消失了。 我们每年仍然有五次爆炸。 如果我们继续而不是改善我们的太空飞行方式，那么在几十年后，某些太空区域可能不再适用于太空飞行，或者去那里的风险可能太大。 这可能意味着我们要么从我们今天依赖的空间中失去服务，要么它们变得更昂贵。
AI：您认为像凯斯勒综合症这样的事情是不可避免的吗？ 您是否乐观地认为这是可以妥善管理的，还是对于航天社会来说这是不可避免的问题？
HK： 我认为可以管理，可以管理。 我确实认为现在是年轻人负责的时候了，还有很多工作要做，而且今天有足够的人参与，我相信这将要完成。
就像其他环境和世代问题一样，凯斯勒综合症对我们来说是看不见的。 当您仰望夜空时，看不到碰撞，爆炸和碎片碎片。 如果幸运的话，并且条件合适，您可能会看到一个白色的斑点在天空上飘荡，这是对人类最高集体野心的微小证明。 但是，如果我们不解决这个看不见的问题，那斑点及其代表的一切都将处于危险之中–因为凯斯勒综合症没有在等待。
