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[工程技术]天上那么多太空垃圾，不是宝贵的金属资源吗，能不能把它们回收下来？ |
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天上那么多太空垃圾，不是宝贵的金属资源吗，能不能把它们回收下来？ 关注问题?写回答 [img_log] 科普 科学 航天 科普知识 天文科普 天上那么多太空垃圾，不是宝贵的金属资源吗，能不能把它们回收下来？ |
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@赵泠 已经从成本的角度理性分析过了，结论是：不合算。 那我来补充一下吧，它们不但不“宝贵”，而且没有“那么多”。 很多人都看过类似下面这样的太空垃圾图[1]： |
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欧空局绘制 但很少有人去读图中最下方的那一行小字：这不是真实的。 按照图上的比例，每块垃圾的尺寸至少得有几十万米那么大。但实际上，除了卫星尸体外，大部分的太空垃圾只有1厘米那么大。 太空垃圾有多少？有多大？ 按照欧洲航天局空间碎片办公室(SDO)的数据[2]，截至2023年12月，轨道上有约11500吨的3毫米以上的各种太空垃圾碎片。其中比手指头长的（10厘米以上的）有近4万个，比指甲盖长的（1厘米到10厘米）约有100万个，而小于瓜子的（1厘米以下）有大约1.3亿个。 它们分布在直径1万多千米的球壳上，与太空垃圾尺寸相比高了9个数量级。 如果把地球看做是一个桔子，那么每个太空碎片的大小，相当于一个细菌的5万分之一。 真正有回收价值的，并不多。 回收的意义：凯斯勒综合症 回收太空垃圾最大的意义不在于利用它，而只是让它们不要作妖，毕竟速度太快，我之前写过一篇《太空望远镜是怎么应对镜片划伤的？》，里面就提到过。 |
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随着碎片数量的增长，将发生更多的碰撞。太空垃圾数量上升一倍，灾难性碰撞的概率将增加约四倍[3]。 |
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各种太空垃圾的数量（对数） 按照目前的发展速度，在几十年后就将导致不可避免的碰撞事故发生。碰撞将产生更多的碎片，像多米诺骨牌一样，直到整个太空垃圾再入大气层后，减少到亚临界数量。 这种自我维持的连锁反应，被称为“凯斯勒综合征”（ Kessler syndrome ），是美国科学家唐纳德·凯斯勒（Donald Kessler）早在1978年就提出的一种理论，当太空垃圾数量达到临界点时，一颗卫星偏离轨道或者遭到流星撞击后，就会引发连锁反应，进而有更大量的卫星被毁，变成太空垃圾 ，对空间站等航天器的安全构成威胁。 按照NASA的模型预测，即使从2006年开始没有新的发射，到2055年凯斯勒综合征也会变成现实，考虑到最近几年各国的发射频率远远超过2006年，因此目前实际已经接近临界点[4]。 我们能做的，就是尽快研发回收技术，比如带剪刀和手臂的卫星，激光扫帚，带渔网的机器人卫星，大号磁铁等等。 当一件事情变得紧急时，那么总有一刻它会变得重要起来。 参考^https://www.nationalgeographic.com/science/article/space-junk^https://www.esa.int/Space_Safety/Space_Debris/Space_debris_by_the_numbers^https://www.esa.int/Space_Safety/Space_Debris/About_space_debris^https://nap.nationalacademies.org/catalog/13244/limiting-future-collision-risk-to-spacecraft-an-assessment-of-nasas |
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能。但是，设计、制造、发射、运用、回收“处理太空垃圾的载具”的成本，远高于太空垃圾作为“金属资源”的市场价格。 2022 年，一项乐观看待太空垃圾回收的经济价值的研究[1]给出了以下数据： |
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10.1016/j.wasman.2022.10.024 当时地球轨道上有回收价值的较大空间碎片有数千个，可能有 5312 吨到 19124 吨，回收再利用的经济价值约 6484 亿美元到 12580 亿美元，这主要是可供回收再利用的技术产物的价格（5682 亿到 11770 亿美元，已折旧但其算法乐观），而废料（金属、陶瓷、复合材料、聚合物等）总共值 8401 万到 3.444 亿美元。 回收一个大型空间碎片可能至少要用猎鹰 9 号发射一台可回收载具，发射费超过 6000 万美元，你发射 6 次，发射费就超过废料的最大估计价值了。何况能进行这种操作的可回收载具便宜不了。载具每次返回地球都需要大修，而且光是将载具拖回巢穴（或曰航天基地）的交通费就少不了。 可供回收再利用的技术产物很可能远比这项研究估计得少。随着时间流逝，空间碎片上的很多仪器设备、芯片等已经报废或过时，拆解、修理还需要人力·物力·时间。 参考^https://doi.org/10.1016/j.wasman.2022.10.024 |
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这是个不错的想法，太空垃圾不全是那些随意漂流的太空碎片，有很多的是废旧老化的卫星残骸。卫星残骸上有不少可以重新利用的零部件。 NASA和ESA(欧空局)都有相关的计划。 未来，我们可能要在月球上建立月球基地，需要大量原材料。轨道卫星上就有很多有用的金属，将这些收集并送往月球也是可以尝试的。 |
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在轨道空间中对废弃卫星和其他太空碎片进行再利用和循环处理，目前还在早期讨论中，不过欧洲航天局（ESA）已着手开展相关计划。他们计划到2030年实现太空碎片中和，并逐步建立轨道循环经济体系，目标到2050年实现在轨维修、翻新、改造和再利用。 为了实现这一目标，ESA通过名为“在轨制造、组装和回收”（OMAR）系列研究与欧洲业界合作。OMAR计划有很多优势，比如减少发射重量、依赖已在轨道的物资和设备、减少地面开采原材料的需求、缩短开发周期以及突破当前由于运载火箭尺寸和性能限制而导致的技术瓶颈。 |
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之前的一项研究专门探讨了太空回收的可行性，尽管这项研究主要服务于轨道循环利用，主要针对月球上的回收，但其中的很多尝试可用于太空环境。研究证实，利用现有技术，回收太空碎片并用于太空制造业是可行的，尤其富含铝元素的空间物体被视为理想的回收物件。 随着全球航天机构对月球基地建设的推进，月球表面建筑原料需求增大，通过回收太空碎片供应原料可以避免高昂的从地球表面运输成本，并可在月球本地资源利用技术成熟前作为临时解决方案。初步评估显示，每公斤在月球上回收的铝材价格约为15万欧元，这一成本至少与从地球上运送同等材料的成本具有竞争力。 |
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现在火箭发射成本依旧不低，而且不含回收。即使是小的固体火箭，发射成本也得2000-3000万元。这个多也就只能打400kg。不过返回质量，倒是很难估计，但是航天器在太空较为分散，你需要多次变轨捕捉。而且一个航天器的贵金属资源也不多。就算你回收1吨太空垃圾。 然后是发射、遥测、控制等一系列服务，就算你拉到航天驭星这种企业入股，服务不要钱。（多次变轨控制，不要你钱算你关系硬） 1吨太空垃圾，往返大气层、回收加工提取。就算能获得50kg贵金属，很高了吧？ 按黄金算，每克黄金500元，50kg，2500万元。刚回本，等于白忙活。 所以，这个你肯定不能冲着太空垃圾的金属价值去。 几个思路： 1、做好工具，就像马斯克做火箭一样。以后太空垃圾肯定很多很多，你就专注去做太空垃圾回收装置，聚焦“低能耗变轨技术”“太空捕捉技术”。然后卖服务就行了。 2、炒。 以后重复使用火箭多了，发射成本降低，那么回收太空垃圾当金属卖肯定不赚钱。但你要知道，你这等于是真·“高价” 回收废旧手机电脑只卖材料，那肯定不行。 能用的部分设备，可重复使用的继续使用。要知道，正常使用的电路板的价值，肯定高于电路板上的金属成本价值。先回点本。 另外，有“意义”的，有“名气”的太空垃圾，当文创产品或者拍卖啊。比如航天飞机/空间站零件、第一批星链卫星、铱星、一些光学遥感卫星啥的，都是很有意义，非常有收藏价值的！ 感兴趣的话，可以看看 航天商业化之路还有很长的路要走，人类注定走向星辰大海。回收太空垃圾肯定是一个产业，但是现在还没怎么起步罢了。 |
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天上的那点垃圾所含金属，相比地上的金属，只是九牛身上的一根毛。而且人类缺乏划算的手段去清除垃圾。 目前人类科技能做到的，对回收太空垃圾的手段，是需要发射一个飞船上去。才能对那个太空垃圾施加力的作用，让它更快进入大气层坠落或者装入回收仓。这是极其昂贵的。大概差不多为了捡一块钱废品而花费一亿元的程度。 顺便说点题外话，谈谈地表的金属回收。理论上说，所有的金属，矿石等物质所含的元素，都没有消失，仍然保留在地球上。但问题是，它们不富集为矿石的话，很难收集并开采利用。 比如铁器生锈腐蚀了，变成了氧化铁，并风吹散，被水溶解冲走，成为灰尘，铁离子等形态，散布在广阔的自然界。可能几十吨的土壤矿石水体里才含有几克的铁，提炼是极其不划算的。所以才被称为“不可再生资源”。所以需要节约和善加利用，而不是为了经济增长而不断提高消耗。 甚至，全世界需要做好规划：哪些矿还能用多久，今后需要怎么转型，才不至于临到枯竭时形成危机。 |
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