编者注（4/16/24）：本文已更新，加入了美国国家航空航天局对击中佛罗里达州房屋的物体完成分析的信息。
在上个月一起可能被认为是离奇而怪诞的“强行闯入”事件中，一个重达近两磅的圆柱形物体击中了亚历杭德罗·奥特罗在佛罗里达州那不勒斯的房屋屋顶，砸穿了天花板，又穿透了地板。
当这个故事首次发表时，这起来自天上的高速“入室袭击”事件尚未被正式证实为太空垃圾撞击事件。然而，现在，在回收和研究该物体后，美国国家航空航天局已经确认它是三年前从国际空间站（ISS）抛弃的垃圾碎片，随后重返地球大气层。作为最新一次与宇宙杂物的近距离接触事件，这件事已经引发了关于日益令人担忧的环绕地球、人为垃圾的技术和法律争论。
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清理垃圾
早在 2021 年 3 月，国际空间站上的宇航员就使用加拿大提供的机械臂将一块异常沉重的垃圾倾倒入太空——事实上，这是有史以来从空间站抛出的最重物体。美国国家航空航天局当时解释说，这块名为“外露托盘 9”（EP9）的垃圾，其大致质量相当于一辆大型 SUV，“正在安全地远离空间站，将在地球轨道上运行两到四年，然后在大气层中无害地烧毁。”
EP9 在前一年通过日本货运飞船运送到国际空间站后，装满了 5,800 磅的废镍氢电池。但一系列后勤复杂情况——其中最主要的是电池托盘只能装入日本的货运飞船，而日本的货运飞船已经没有更多的可用——导致 EP9 被滞留，占用了国际空间站宝贵的空间。因此，美国国家航空航天局决定将其抛弃。在太空中漫无目的地漂流了几年后，EP9 终于在 3 月 8 日迎来了它燃烧的命运，当时其衰减的轨道使其头朝下坠入墨西哥湾上空的地球大气层。
欧洲航天局的太空碎片和独立安全办公室密切监测了这批国际空间站废旧电池托盘的再入大气层过程。欧洲航天局在一份再入大气层前的新闻稿中表示，这些电池将经历“自然再入大气层”，这是对从太空不受控制坠落的术语的一种变体。
欧洲航天局声明：“电池的总质量估计为 2.6 公吨，其中大部分可能会在再入大气层过程中烧毁。虽然有些部件可能会到达地面，但人员伤亡风险——即人员被击中的可能性——非常低。”
一个认真的候选者
在 NASA 完成分析之前，马可·朗布鲁克（Marco Langbroek）是一位忠实的卫星跟踪者，也是荷兰代尔夫特理工大学航空航天工程学院的教员，他告诉《大众科学》，佛罗里达州的物体很可能来自 EP9 电池组的再入大气层。
朗布鲁克审查了 EP9 的地面轨迹以及报告的再入大气层时间和轨迹。凑巧的是，还有一个带有时间戳的安全视频和声音片段，记录了这个物体穿透房主屋顶的过程。
朗布鲁克说，在进入大气层并损失大部分速度后，碎片很可能在亚音速自由落体中度过了几分钟。
他补充说：“再入大气层需要几分钟，物体会破碎，再入大气层的碎片会沿着轨迹散布在数百英里的范围内。考虑到撞击力，我认为这是 EP9 再入大气层潜在碎片的一个重要候选者。它很可能是一个镍氢电池单元的一部分。”
当时，德国卫星空气动力学公司 Hyperschall Technologie Göttingen 的总经理托比亚斯·利普斯（Tobias Lips）告诉《大众科学》，这里没有多少猜测的余地。作为再入大气层分析专家，他在实际事件发生前几天，使用“适度保守”而非“最坏情况”的假设，有力地模拟了国际空间站电池托盘的坠落过程。即便如此，他的结果表明，将有超过 130 个碎片幸存下来到达地面。他说，这“大约是这种尺寸和质量的典型再入大气层物体的 10 倍”。
利普斯说，这些预测的碎片大多数将是由 Inconel 制成的圆柱体——Inconel 是一种高强度镍铬高温合金，常用于航空航天应用。EP9 托盘的废旧电池有效载荷中大约有 350 个这样的圆柱体，它们充当电源单元。“在佛罗里达州那不勒斯发现的碎片很可能就是这些圆柱体之一，”利普斯说。
“据报道，回收的碎片重约两磅。我的[模拟]幸存碎片中有百分之三十八属于这个质量等级，”他解释说。“如果对这块碎片的调查没有证实它来自国际空间站的电池单元，我会感到非常惊讶。”
美国国家航空航天局的分析
在美国国家航空航天局官员与奥特罗合作，将该物体带到该机构附近的肯尼迪航天中心进行更深入研究后，航天局发言人约书亚·芬奇（Joshua Finch）告诉《大众科学》，“一旦分析完成，将提供更多信息。”
当时，航空航天公司（Aerospace Corporation）的太空碎片专家迈克·韦弗（Mike Weaver）告诉《大众科学》，美国国家航空航天局的分析可能会首先严格检查该物体的轨迹——以及 EP9 的轨迹——并对照任何其他回收碎片的地点进行跟踪。
“在这种情况下，佛罗里达州那不勒斯物体的地点似乎与国际空间站电池托盘再入大气层的时间和地点一致，”韦弗说。“然而，这不足以积极地识别一个物体。”
韦弗说，除了轨迹工作外，还需要仔细检查候选太空垃圾块是否有烧焦、熔化和其他再入大气层加热效应的迹象。确定其成分的冶金分析也可能很有用。
韦弗指出，有时可以在物体上找到序列号或零件号，这将迅速简化事情。
随后，在 4 月 15 日的博客文章中，美国国家航空航天局宣布完成分析，该机构证实该物品实际上是一个 Inconel 圆柱体。但该圆柱体不是电池的一部分，而是来自航天局“用于将电池安装在货物托盘上的飞行支持设备”的支柱。
凡升必坠
总部位于加利福尼亚州门洛帕克的商业空间域感知服务提供商 LeoLabs 的高级技术研究员达伦·麦克奈特（Darren McKnight）表示，来自进入轨道的垃圾的威胁是真实存在的，而且必将增长。随着越来越多的空间系统部署在近地轨道，古老的谚语适用：凡升必坠。
这个令人烦恼问题的核心在于，清除日益增多的微小轨道碎片对于维护安全的太空环境至关重要——而不受控制地再入大气层是迄今为止最简单的方法。事实上，对于近地轨道上的物体来说，这种情况会自动发生，这些物体开始坠落，因为它们会消耗掉动量，与我们星球大气层的外边缘摩擦。然而，这种过程的放任自流性质意味着，任何大型的无引导碎片都有可能坠落在地球的广阔区域上，或其碎片可能坠落，从而对多条航空走廊和人口中心构成低但真实的风险。
麦克奈特说：“太空活动对航空和地面造成的危害是一个在短期内不会消失的问题。”
法律责任
在有问题的坠落碎片被证实来自国际空间站之前，密西西比大学空间法名誉教授乔安妮·加布里诺维茨（Joanne Gabrynowicz）告诉《大众科学》，这样的发现可能会引发关于责任的对话。
加布里诺维茨说，《联合国外层空间条约》及其《关于国际空间物体所造成损害的责任公约》以及《国际空间站国际政府间协议》（IGA）的一些条款可能与此相关。加布里诺维茨也是《空间法杂志》的名誉主编。
加布里诺维茨说，可能有必要分析这些来源中的各种条款以及它们之间的相互关系，包括联合国《责任公约》第二条。第二条规定，任何向太空发射任何东西的国家，都应承担任何相关空间物体可能对地球表面造成的损害的责任。
如果物体击中房屋，发射国至少应承担必要的结构维修费用。然而，加布里诺维茨补充说，虽然这项协议原则上很简单，但将其转化为现实可能会变得极其复杂。例如，如果击中奥特罗房屋的失控物体被证明是来自 EP9 再入大气层的废旧电池的一部分，情况就会变得复杂：电池是美国国家航空航天局的财产，但它们连接到 EP9 上——EP9 是日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）发射的有效载荷。
“这可能会很复杂，需要分析各种合同、条约、保险单和 IGA。当然，相关实体也可以就如何解决这种情况达成一致，”加布里诺维茨总结道。
一种遗弃行为
“美国国家航空航天局会希望尽量淡化此事，声称从国际空间站抛弃东西的情况很少见，而且这也不是卫星或火箭箭体……因此与发射率的提高无关，”不列颠哥伦比亚大学博士候选人兼外层空间研究所初级研究员伊万·赖特（Ewan Wright）在接受《大众科学》采访时说，这番话是在该机构 4 月 16 日宣布之前说的。
“但显然这里存在一个问题，即不受控制的再入大气层在很大程度上是可以接受的，而且没有人想到要进一步研究它，”赖特说。他指出，造成松懈的一个原因是，不受控制的太空碎片再入大气层带来的风险实际上和比喻意义上都被倾倒在了海洋中，海洋覆盖了地球表面的大部分区域。但是，将地球海洋视为太空垃圾场不太可能永远持续下去。
“任何时候海洋上都有超过 50,000 艘船只和数十万艘小型船只。船只被太空碎片击中的几率可能很小，但它正在增长，而且我们不确定具体数字，”赖特说。“一艘游轮被不受控制的太空碎片击中可能不会造成人员死亡，但这会引发关于我们继续在轨道上遗弃太空碎片的严重问题。发射国将有责任赔偿损失。”
许多航空航天公司对其航天部件采用“为报废而设计”的理念，以努力确保如果这些部件确实再入大气层，它们会在高空可靠地烧毁。然而，即使撇开人们日益关注的由此造成的重金属和其他污染物对地球高层大气造成的污染，一些专家也认为这种做法充其量是不明智的。
德克萨斯大学奥斯汀分校的太空碎片跟踪和管理专家、Privateer Space 的联合创始人兼首席科学家莫里巴·贾（Moriba Jah）就是这样一位批评者，Privateer Space 是一个专注于太空可持续发展问题的团体，总部设在夏威夷毛伊岛。
贾强调，将我们的垃圾丢弃在近地轨道，寄希望于这些物质会“自然再入”大气层，“这不是一种负责任的处置方法，而是一种遗弃行为”。贾说，即使在法律上不这样归类，不受控制的再入大气层“本质上是不负责任的，因为它对地球上的生命和财产构成潜在风险”。
美国国家航空航天局官员表示，他们正在处理此事。“国际空间站将对抛弃和再入大气层分析进行详细调查，以确定碎片幸存的原因，并根据需要更新建模和分析，”该航天局在 4 月 15 日的公告中指出。
从某种意义上说，一块可能的轨道碎片与一所房屋不太可能的交汇最终可能被证明是一件好事：它可以再次敲响决策者、主要航空航天参与者和广大公众的警钟，即当涉及到近地轨道的太空垃圾时，天空真的要塌下来了。