这听起来就像卡通片里的情节。一块金属从火箭或卫星上脱落，重新进入大气层，然后坠落到地球。它会击中路径上的任何物体——无论是开阔的水域、草原，还是城市公交车。
这个想法似乎异想天开，但太空垃圾是一个日益严重的问题。2022 年 7 月下旬，中国长征 5B 火箭的助推器重新进入大气层，坠毁在菲律宾附近的说大马士革海。而中国并非制造潜在危险太空垃圾的唯一国家。
全球卫星的持续扩散意味着太空中的人造物体比以往任何时候都多。一项新的研究预测，未来十年有人可能被坠落的太空垃圾砸死的几率令人担忧。
那里的空气怎么样？
外层空间充斥着垃圾：有数十万个小于 0.4 英寸（1 厘米）的微小物体重新进入大气层并坠落到地球。
“这些碎片会持续不断地‘雨’样落回地球，而我们无法追踪。它们会落到世界各地，”航空航天公司轨道和再入碎片研究中心执行董事 Marlon Sorge 告诉《天文》杂志。然而，“由于这些碎片非常小，”他说，“即使它们落到地球表面，也不会对地面上的人造成危险，也不会被注意到。”
尽管如此，较大的碎片仍然会定期重新进入大气层。
每周有一吨太空垃圾进入大气层。但 Sorge 强调，这个比率是平均值，这意味着可能出现几个月都没有活动，然后短时间内有几个大物体重新进入我们的大气层。
然而，物体进入大气层并不意味着它一定会撞击地球表面。航空航天公司的碎片数据库追踪太空垃圾，Sorge 表示，高达 60% 的太空垃圾在再入大气层过程中会解体。在穿过大气层的物体中，大多数会溅落在远离人口稠密地区的海洋中。尽管如此，大气层中的太空垃圾现在比以往任何时候都多。
例如，在 2021 年，联合国外层空间物体索引首次注册了超过1900 个空间物体。其中大部分是卫星，卫星越来越多地用于通信和天气跟踪。
幸运的是，现在的卫星比过去小，Sorge 表示，它们的制造旨在产生越来越少的太空垃圾。但卫星数量众多意味着太空垃圾问题必须得到解决。
被太空垃圾砸死的几率有多大？
从天空中坠落的太空垃圾砸死人的几率有多大？在《自然天文》杂志 2022 年的一项研究中，不列颠哥伦比亚大学的研究团队试图找出答案。
他们查阅了一个公开数据库，该数据库记录了仍在轨道上以及已脱离轨道重新进入大气层的物体信息。他们发现，在过去的三十年中，有超过 1500 个火箭体重新进入了我们的大气层。其中大部分——超过 70%——是失控再入。
然后，该团队计算了其中一个火箭体重新进入大气层（就像中国长征 5B 最近所做的那样）并实际击中某人的概率。他们得出结论，在未来十年内，此类坠落太空垃圾造成伤亡的几率为 10%。
“我们的估计是保守的。可能比这更糟，”不列颠哥伦比亚大学教授、该研究的作者之一 Aaron Boley 说。
太空垃圾：预测不可预测
科学家们并不总是确定一块太空垃圾将如何重新进入大气层，或者它将采取什么路径。这些物体在翻滚，这意味着追踪它们的人无法完全了解它们的弹道。大气层的变化会改变它们遇到的空气阻力。
“问题是，在再入前一两个轨道周期内，你都不知道它会在哪里再入，”Boley 说。“你可以进行最好的测量，但事实是，你有一个在翻滚的物体。”
物体再入大气层的路径可能无法预测。但科学家表示，这些失控再入可以得到更好的处理或完全避免。例如，一些部件被设计成从火箭助推器上分离，研究人员发现它们的轨迹可以大致引导到世界上人口较少的地方。
2021 年发表在《空间研究进展》上的一项研究考察了再入模型，以确定通过考虑物体首次再入大气层时的轨道来如何最大限度地降低伤亡风险。
“碎片落在哪儿很大程度上取决于它在再入开始时的轨道，”麦吉尔大学（蒙特利尔）教授、该研究的作者之一 Inna Sharf 说。重要的轨道因素包括轨道有多圆以及它与地球赤道平面的交点。
“在我们的论文中，我们证明的一件事是，通过给碎片一个微小但及时的脉冲，例如，通过短暂地启动碎片上的推进器，我们可以轻松地影响碎片在地球上的坠落点，”Sharf 说。
当心下方
目前，太空垃圾并未均匀地落在我们的星球上。南半球面临的坠落碎片风险更大，尽管北半球国家对碎片的责任更大。
“许多国家实际上都有这种做法，即不仅在轨道上抛弃火箭，而且在单个火箭发射不符合自身准则时给予豁免，”Boley 说。例如，过去几十年美国的大多数火箭发射都豁免了受控再入的要求。Boley 表示，这种宽松的态度是由于受伤风险相对较小，这使得航天机构对采取适当预防措施感到自满。
但随着世界各地的航天机构都感到自满，Boley 警告说问题已经雪上加霜。
“这不仅仅是一个国家的问题，这是一个累积的问题，”他说。“我们认为单个火箭发射的门槛很低，但所有这些的累积效应一点也不小。”
航天机构可以做出更多努力来减少重新进入大气层的太空垃圾量。火箭现在可以设计成带有可重新点火的发动机，允许它们以受控的方式卸载。这意味着航天器可以将助推器倾倒在例如尼莫点，那是离陆地最远的海上地点，Boley 说。
控制再入或设计在进入大气层前分解的助推器，确实需要额外的时间、精力和金钱。但 Boley表示，包括美国在内的航天机构需要停止给予自己限制周到预防措施价值的豁免。他还表示，建立全球标准可以帮助其他国家达成一致。
“随着我们向太空扩张，我们需要认识到需要广泛的合作，”Boley 说。“这会对世界其他地区产生影响，需要予以考虑。”
