2021年11月， 国际空间站的宇航员们在遭到一枚报废卫星碎片撞击后，曾短暂进入封锁状态。该卫星是在一次未经宣布的俄罗斯军事演习中被炸毁的。据美国宇航局称，美国国防部目前追踪着超过27,000件类似的轨道碎片，也称为太空垃圾。但还有许多其他垃圾太小，无法追踪。它们以每小时17,500英里的速度飞行——而且没有大气的摩擦来将其烧毁——即使是微小的火箭油漆点也可能对宇航员或飞行器造成致命打击。虽然事故很少见，但商业太空交通的增长（仅2021年就有54次发射，而此前2018年的最高记录是33次）呈指数级增加了这些潜在碰撞的风险。
“物质的量正在堆积，”佐治亚理工学院国际空间政策与安全副教授Mariel Borowitz说道。但清理最后的边疆并非易事。Borowitz表示，除了成本，谁来承担清理工作的问题仍然模糊不清。她解释说，如果美国宇航局将一颗卫星送入轨道，“即使它碎成碎片，它也属于美国。”任何公司或政府的情况也一样。她说，如果你想清理别人的垃圾，你仍然无权这样做。
幸运的是，许多国家和公司正在通过测试各种处理垃圾的方法来应对这一困境，无论是日本的带磁性陷阱的卫星，还是一个名为Fred的四臂等离子体机器人。以下是人类最富有前景的六项太空监测和清理项目。
RemoveDebris
来源： 英国
成本： 1800万美元
已部署 2018
M.O.： 鱼叉猎手
这颗约重220磅、对目标了如指掌的卫星配备了一把以每秒65英尺的速度射出的鱼叉和一个16英尺宽的网，用于捕获太空垃圾并将其拉回地球大气层。两个摄像头记录整个过程，以便地面人员评估垃圾坠落的轨迹。
但不要被它的名字迷惑：RemoveDebris目前还没有清理垃圾。该系统于2018年发射，目前正在国际空间站外进行测试。它使用激光雷达和类似自动驾驶汽车的三维视觉技术探测系统，练习捕捉实验性目标（如名为CubeSats的小型卫星）。尽管它尚未完全就绪，但它已经拥有包括SpaceX和空中客车在内的多个合作伙伴，并且是我们从“空气中”拉出垃圾的一大希望。
SPMN
来源： 西班牙
成本： 每年22,350美元
已部署 1996
M.O.： 间谍网络
火球网络（Fireball networks）是将经过精心布置的摄像机连接起来，追踪天空中陨石的系统，遍布世界各地，从捷克共和国到澳大利亚。西班牙陨石与火球网络（SPMN）最初成立于20世纪90年代，用于研究宇宙岩石。但在2021年，它探测到了新的东西：一枚SpaceX火箭碎片在大西洋上空燃烧。这进一步证明了该工具可用于追踪有机物质和人造物质接近陆地的路径。
SPMN目前由34个地面站和150个高分辨率摄像机组成，遍布伊比利亚半岛，可以向当地政府发出再入或陨石坠落的警报。更广泛地说，该项目旨在帮助人们了解随着多年来太空活动增加而带来的罕见但确实存在的地面危险。
Solar CubeSat
来源： 美国
成本 $875,000
部署： 2025年（预计）
M.O.： 太阳能冲浪者
就长期解决方案而言，有时最好从小处着眼。CubeSats，一种4英寸宽的纳米卫星，自2003年以来一直被用于进行太空研究。现在，来自佛罗里达州Embry-Riddle航空大学的学生工程师们设计了一种专门用于清理垃圾的CubeSat。
Solar CubeSat原型机使用一个紧凑的机械臂伸出并捕捉大约4英寸内的自由漂浮物体。与其他许多潜在的清理器不同，这颗微型卫星不会因为耗尽燃料而变成更多的垃圾：它配备了一个可展开的帆，可以捕捉太阳光线的能量，这意味着只要其硬件能承受，它就可以在低地球轨道上持续运行。
根据Embry-Riddle团队的说法，该原型机旨在利用现成的技术，并可能在四到五年内产生一个功能齐全的模型。
ELSA-d
来源： 日本
成本： 最高1.91亿美元
已部署 2021
M.O.： 巨型磁铁
与此列表中的其他高空飞行器不同，Astroscale的“全寿命服务”（ELSA-d）不会清理已在轨道的垃圾。相反，它的制造者寄希望于未来的卫星工程师将磁性对接板整合到他们的设计中——并在适当的时候支付ELSA-d的协助费用。
这个“死亡天使”是一架重385磅的带翼“追踪器”，它依靠光学传感仪器和一套小型磁铁来搜索、捕捉和重新定位其目标。在2021年的一次300多英里高空的演示中，ELSA-d成功捕捉并释放了一个带有定制硬件的微型卫星。下一轮测试将让它捕捉一个正在翻滚的兼容物体，扫描周围环境中的废弃物，并将金属块拉入地球大气层，使其缓慢衰减。
Orbot Fred
来源： 美国
成本： 未公开
部署： 2025年（预计）
M.O.： 抓娃娃机
科技初创公司Rogue Space Systems正在研究一种名为Orbot Fred的56英尺宽的等离子体动力飞行器。它拥有两个翅膀状的太阳能电池板，专为精确操作而设计：四个机械臂可以抓取并移动最多700磅的垃圾，将其移离其他卫星的轨道，然后将收集到的垃圾送往地球高层大气燃烧。
该公司希望在未来三年内利用私人和公共资金使其Orbot舰队投入使用。其中一个资金来源可能是美国太空军的创新部门SpaceWERX，该部门正在寻求外包一些解决漂浮垃圾、在轨服务与组装等问题的方法。2021年，该部门启动了一个名为Orbital Prime的拨款计划，最终将向Fred的创造者等选定的竞争者授予150万美元的合同。
Sweeper
来源： 俄罗斯
成本： 20亿美元
部署： 2023年（预计）
M.O.： 电击枪
Sweeper使用离子推进器来破坏报废卫星并将其推离其他弹丸的路径，与许多其他轨道垃圾清除概念一样，旨在将碎片推入大气层进行燃烧。
Sweeper实际上是最早提出的旨在防止太空碰撞的任务之一，最初的计划可以追溯到2010年。其创造者、俄罗斯火箭公司Energia尚未公布该项目的任何更新，因此所有细节仍然存在疑问。Energia计划在2023年前组装和测试该飞行器。该飞行器可能由核能驱动，在15年的使用寿命内，它有能力收集和销毁至少600个报废的发射器。目前尚不清楚它是否最终会变成轨道垃圾，或者是否需要另一个Sweeper将其带回地球。
这个故事最初刊登在《科普》杂志 2022 年春季“混乱”特刊上。阅读更多PopSci+故事。
