捕捉垃圾

瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）的一家衍生公司受歐洲太空總署（ESA）委託負責一項價值 1 億歐元的計劃。ClearSpace SA 現今領導一個聯盟，其宗旨在於開發地球衛星軌道領域的第一個太空垃圾清除任務。

我們的生活已變得愈來愈依賴太空科技。在氣象、通訊、導航和災區觀測等方面，我們都會使用衛星。據歐洲太空總署的說法，大約 40% 的現代行動電話應用都依賴衛星和太空科技。然而，這個基礎建設正受到威脅。

95% 在低地球軌道上的物體，也就是大約高空 200 至 2000 公里處，都已損壞且無法再受到控制。它們是太空垃圾，例如被拋擲的多節火箭、太陽能板（包含來自衛星的）、各種工具、塗料碎片以及固態燃料顆粒。這些垃圾對於服役中的衛星和未來太空任務和其機員都構成風險。甚至是國際太空站也不得不多次調動方向以避開太空垃圾。

迷你衛星星系

由於不斷有新的衛星被送入軌道，因此情況變得更加危急。在 2009 至 2012 年之間，每年還只有 50 架太空飛行器被送入軌道，而今年則預計發射 800 架，且還在呈上升趨勢。未來，大多數新抵達太空的將會是奈米級衛星，構成網路星系的一部分。例如 OneWeb 公司已於 2019 年開始打造一個由大約 650 個迷你衛星組成的星系。他們的目標是讓地球上甚至是最偏遠的地區都能夠使用網際網路。這樣的計劃以及新興的太空旅遊，都使得清除太空垃圾成為首要之急。

目前已記錄到有超過 34,000 個直徑超過 10 公分的人為物體，我們已經來到了一個危急的重要關頭。如果人類不採取任何行動，那麼到 2065 年，軌道上的廢棄物件預計將會累積至 140,000 個。這是因為兩個物體碰撞會產生一個大量碎片散落區域，有引發危險連鎖反應的風險。

歐洲太空總署的第一個垃圾清除任務

如今，一個瑞士的「處置衛星」將出發執行首次清除廢棄物件這項開創性的任務。由新創公司 ClearSpace One 執掌的同名任務預計在 2025 升空，旨在捕捉一個在 2013 年發射的火箭所拋棄的 VESPA 上層級（VEga 次級酬載轉接環），並將其導入地球大氣層。

這個太空清潔機的原型將使用一個配備了四根機械手臂的「跟蹤器」，在 720 公里的高空處抓住和拖動不再使用的上層級。12 個 maxon 驅動模組負責操作 ClearSpace One 像章魚爪般的機械臂。之後，被抓住的火箭節將被安置在適當位置，以便能減速離開軌道。這個過程將在多側使用噴射引擎。在受控再進入大氣層時，VESPA 和 ClearSpace One 都會在大氣層中——有史以來最大的「焚化爐」——燃燒殆盡。

計劃的想法主要是讓未來的「處置衛星」盡可能多次重複這樣的過程。它們也會將較沉重的物體搬離低地球軌道，為之後的太空任務騰出空間。

ClearSpace 的第一個清除垃圾任務預計如圖所示進行。目前，這家公司使用由 DCX 22 L DC 馬達和 GP 32 HP 行星式減速機組成的 maxon 驅動模組。

瑞士 EPFL 太空研究中心的研究人員自 2010 年起就開始研究太空垃圾捕抓系統。他們將累積多年的工程知識投注在 ClearSpace One 的開發工作上。2017 年，這項計劃被分拆出來，促成了 ClearSpace SA 的成立，並在 EPFL 的 maxon 實驗室中開始營運。ClearSpace SA 的執行長暨聯合創始人 Luc Piguet 觀察到：「maxon 實驗室是技術轉移的匯集地，為新創公司提供了理想的環境。」ClearSpace 的團隊持續壯大，並且也受到來自領先太空機構以及具有任務經驗的公司的專業顧問強力支援。諮詢委員會包括多位傑出人物，例如前歐洲太空總署主任 Jean-Jacques Dordain 和瑞士太空人 Claude Nicollier。

對於一家新創公司來說，能夠被指派負責一項價值 1 億歐元的計劃，是很了不起的事。2019 年，ClearSpace 單槍匹馬擊敗了法國空中巴士、泰雷茲阿萊尼亞航太公司和義大利的 Avio 航太公司。Luc Piguet 說：「儘管我們對我們提案充滿信心，但是我們很驚訝竟然允許我們獨自領導一個聯合計劃。」然而，他仍然保持務實：「我們從一開始就考慮到經濟因素。」每次離軌所產生的成本應該愈低愈好。這贏得了歐洲太空總署的青睞。Piquet 又微笑著補充：「我們正肩負一個重大的責任。」 

ADRIOS 計劃

ClearSpace One 任務是歐洲太空總署太空安全計劃 ADRIOS（Active Debris Removal / In-Orbit Servicing，主動清除垃圾/軌內服務）的一部分。該計劃旨在開始清除可能會引發危險的太空垃圾，希望這將為未來的任務鋪平道路，並為負責任的太空發展做出貢獻。八個 ESA 成員國，包括瑞士，將為該計劃提供 8 千 6 百萬歐元。其餘的 1 千 420 萬將來自贊助人。

在一個 3D 動畫中可以看到所有在地球衛星軌道上的物件: stuffin.space