激光技術的應用在天文學中有著悠久的曆史。類似哈勃這樣的空間望遠鏡之所以能夠捕捉到清晰而壯觀的圖像，是因為(wei) 相對於(yu) 地麵望遠鏡，它們(men) 避免了大氣擾動（導致恒星在夜空中“閃爍”的效應）。但是，空間望遠鏡受到火箭運載器和鏡麵大小的限製。地麵上的天文台憑借其更大的口徑和自適應光學技術，因而擁有更強大的觀測能力。

近期，澳大利亞(ya) 國立大學（ANU）研究人員正努力拓寬激光技術在天文空間領域的應用。該研究顯示，激光技術不但可以優(you) 化地麵望遠鏡影像（自適應光學），還有助於(yu) 緩解日益嚴(yan) 重的太空碎片問題。

研究人員在自適應光學上研究取得的成果，已經能夠解決(jue) 由於(yu) 大氣擾動引起的圖像模糊。通過在“向導星”（guide star）激光器上運用自適應光學技術，使得定位、跟蹤太空碎片變得更為(wei) 容易。

俄羅斯激光炮的概念圖（來源：about the Space/ Adrian Mann）

自適應光學係統的工作原理是通過向天空發射強大的激光，以激發太空邊緣鈉層中的粒子（鈉層係由隕石燃燒產(chan) 生）。從(cong) 望遠鏡觀測視角，被激發的鈉原子如同一顆明亮的人造恒星，明亮到其射回的光線足以用來測量大氣層扭曲光線的程度。通過這些信息，地麵望遠鏡鏡麵便可以進行相應的輕微調整，從(cong) 而抵消大氣層對光畸變的影響。為(wei) 了契合千變萬(wan) 化的大氣條件，該矯正過程每秒進行數千次。

正如澳大利亞(ya) 國立大學教授Celine D' orgeville解釋的那樣：如果沒有自適應光學，從(cong) 地麵上觀測到的太空天體(ti) 像一團模糊的光。這是由於(yu) 地球的大氣層扭曲了從(cong) 天體(ti) 射來的光線。但有了自適應光學，這些天體(ti) 變得更容易被觀測，其圖像也更加清晰。從(cong) 本質上講，自適應光學能夠校正大氣層造成的失真，確保強大的地麵望遠鏡能夠捕捉到清晰的、令人讚歎的圖像。

這項技術非常適合被用來觀測在天空中緩慢移動的遙遠恒星與(yu) 星係，但澳大利亞(ya) 國立大學的研究人員並不滿足於(yu) 此。他們(men) 對自適應光學技術不斷改進，使其能夠跟蹤在近地軌道快速移動的衛星和太空碎片。

此前，用於(yu) 追蹤太空碎片的激光多是紅外光，但是這種光並不可見。對比而言，安裝在空間望遠鏡上的“向導星”激光器可以將橙色的激光束發射到夜空中，以創造出“人造恒星”，以便用以精確測量地球與(yu) 太空之間的光畸變。

這種橙色的引導光，使自適應光學係統可以銳化空間碎片的圖像，並且還可以引導更強大的紅外激光束穿過大氣層，精確跟蹤空間碎片並將其安全地移出軌道，以避免與(yu) 其他碎片發生碰撞並在大氣層中燃燒。在全球各地廣泛地布置類似激光係統，將大大降低太空垃圾與(yu) 其他物體(ti) 的碰撞幾率。

然而在政治上，該技術的應用勢必會(hui) 遇到很多阻力。盡管在太空垃圾的問題上進行全球合作能夠帶來明顯的成效，但誤用變軌激光器很可能會(hui) 造成外交難題。因此，在完善技術的同時，國家之間也需要在技術管製與(yu) 國際空間法方麵做出突破，以達成新的國際共識。幸運的話，澳大利亞(ya) 國立大學的研究可能成為(wei) 這一領域國際合作新規則的催化劑。

澳大利亞(ya) 國立大學的研究在通信領域也有價(jia) 值。其研究項目的一個(ge) 商業(ye) 合作夥(huo) 伴，光電係統（EOS），希望利用該係統開發衛星和地麵之間的激光通信。總的來說，自適應光學係統正在把激光變成太空探索中最有用的工具之一。

應用激光技術清除太空垃圾
早在2014年，美國洛克希德·馬丁公司進行了一項研究發現，每天大約有200個(ge) 空間碎片威脅到空間站或者商業(ye) 或軍(jun) 用衛星的安全運行。沿地球軌道運動的高速碎片被歐洲航天局的專(zhuan) 家形容為(wei) “致命的、一連串的威脅”。
另據美國宇航局估計，在近地軌道上有超過50萬(wan) 塊彈珠大小或更大的太空垃圾，它們(men) 的飛行速度可達每小時28164公裏。這些垃圾碎片來自廢棄衛星、空間站或太空物體(ti) 碰撞。隨著國際空間站（ISS）和更多的衛星送入近地軌道，這些垃圾碎片可能會(hui) 構成重大威脅。它們(men) 還可能突破大氣層飛向地麵，對地球而言是一種潛在的危險。每年，近地軌道的高速碎片數量都在持續增加。人類送入太空的每顆衛星最終都會(hui) 變成另一塊圍繞地球運行的碎片，而且隨著時間的推移，這些碎片會(hui) 堆積得越來越多。

中國科學家正在探索利用軌道激光站來爆破空間碎片的可能性。中國空軍(jun) 工程大學的研究人員在此前發布的一篇論文中描述了研究成果：通過使用天基平台激光器，空間碎片可以被激光輻照成更小的、危害沒那麽(me) 大的碎片。在這項研究中，研究人員成功地模擬了一個(ge) 軌道激光站，它能以每秒鍾發射出20次激光的速度瞄準和撞擊10cm以下的空間碎片，整個(ge) 過程僅(jin) 持續2分鍾。這種撞擊可以推開太空垃圾，以防止碰撞。不過，目前這一方案還處於(yu) 電腦模擬階段，真正進行有效的測試還沒有被提上日程。而且，這種激光爆破方案並不是沒有問題。

2020年，俄航署宣布計劃將光學望遠鏡改造成激光炮來清理太空垃圾。這種激光束通過加熱熔化清除太空碎片。該激光炮產(chan) 生的激光束必須足夠強大，要能夠加熱至少160公裏（100英裏）外近地軌道上的物體(ti) 。這台望遠鏡已經在研製中，其主要目的是監測衛星和漂浮在地球表麵160公裏至2000公裏之間任何潛在的危險太空垃圾。

如果該項計劃最後能得以實施，俄羅斯建造的激光炮能清理近地軌道上的太空垃圾，每次清理一塊垃圾。作為(wei) 俄羅斯聯邦航天局的一個(ge) 分支，研究與(yu) 生產(chan) 公司精密係統公司的科學家旨在將一門巨型激光炮安裝在一個(ge) 三米光學望遠鏡上。這台激光炮將配備一個(ge) 精心設計的機械裝置，並連接至望遠鏡，利用一係列反射鏡、一個(ge) 石英閃光管和一個(ge) 固態發電機電源產(chan) 生一束強大的激光束，足以蒸發漂浮在太空中的金屬碎片。