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        太空碎片垃圾成災(zāi)盤(pán)點(diǎn)幾種潛在清理方案

        2020-06-18 03:02:46
        海外星云 2020年8期
        關(guān)鍵詞:大氣層空間站太空

        太空垃圾觸目驚心

        太空垃圾日積月累,近地軌道上擁堵?tīng)顩r嚴(yán)重,10年前已有科學(xué)家疾呼接近極限,安全隱患觸目驚心。

        清理太空垃圾的努力過(guò)去幾十年來(lái)一直沒(méi)有間斷,但普遍認(rèn)為這方面仍面臨重大的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)。航空航天大國(guó)之間圍繞誰(shuí)制造更多太空垃圾的爭(zhēng)執(zhí)還在繼續(xù),而相關(guān)的國(guó)際共識(shí)或法規(guī)有待制定。

        于此同時(shí),有分析指出,到2035年太空碎片監(jiān)控和追蹤市場(chǎng)將達(dá)到1億英鎊規(guī)模。

        英國(guó)太空署(UKSA)剛剛宣布撥款100萬(wàn)英鎊,用于資助太空垃圾追蹤科技創(chuàng)新,稱(chēng)這一領(lǐng)域(SST)已經(jīng)發(fā)展到需要?jiǎng)?chuàng)新思維的階段,鼓勵(lì)私營(yíng)部門(mén)和科技新創(chuàng)企業(yè)參與研發(fā)。

        清除殘骸實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星項(xiàng)目由英國(guó)薩里太空中心協(xié)調(diào)

        垃圾泛濫成災(zāi)

        據(jù)估計(jì),目前有大約90萬(wàn)片大小介于指甲蓋到保齡球的太空碎片,在近地軌道以接近3萬(wàn)公里的時(shí)速運(yùn)行。

        它們對(duì)衛(wèi)星、火箭、空間站構(gòu)成極大威脅,平均每年有一顆衛(wèi)星被太空碎片擊毀。

        這種威脅隨著人類(lèi)太空活動(dòng)的增多而與日俱增。除了已經(jīng)在天上的幾千顆商用、軍用和科研衛(wèi)星,今后幾年還有數(shù)千枚將陸續(xù)升空。

        美國(guó)宇航局(NASA)數(shù)據(jù)顯示,目前地球軌道上的人造物質(zhì)總量超過(guò)7600噸;美國(guó)空間監(jiān)視網(wǎng)(SSN)正在跟蹤2萬(wàn)多件體積較大的殘骸碎片。

        太空碎片相撞并引發(fā)連串撞擊,導(dǎo)致衛(wèi)星運(yùn)行軌道整體污染,即“凱斯勒效應(yīng)”,也是一大威脅。

        追蹤監(jiān)測(cè)

        追蹤太空碎片的傳統(tǒng)方式包括雷達(dá)和光學(xué)儀器。美國(guó)空軍的“太空籬笆”項(xiàng)目就是使用雷達(dá)來(lái)跟蹤大約20萬(wàn)件太空垃圾。

        2014年8月,美國(guó)軍工巨頭洛克希德·馬丁公司和澳大利亞光電技術(shù)公司EOS簽約,合作追蹤太空碎片,用光學(xué)和激光技術(shù)搜尋、跟蹤并識(shí)別太空殘骸,合作內(nèi)容包括在澳大利亞新建追蹤站。

        2017年12月,國(guó)際空間站實(shí)驗(yàn)艙外連接了一個(gè)工具箱大小的碎片感應(yīng)器,隨空間站圍地球軌道運(yùn)行,探測(cè)毫米級(jí)碎片,以及碎片撞擊所有物質(zhì)的數(shù)據(jù),辨別撞擊物是太空隕石還是人造垃圾。

        另一個(gè)太空大國(guó)俄羅斯,與巴西簽署設(shè)置新的太空碎片追蹤望遠(yuǎn)鏡協(xié)議。

        情況 7.1 若f3(v)=0,此時(shí)最壞的情況是v點(diǎn)關(guān)聯(lián)9個(gè)6-面,v的鄰點(diǎn)全部為3-點(diǎn)且這些3-點(diǎn)均關(guān)聯(lián)著一個(gè)三角形。由R1,R2.1,R3.1或R3.2或R3.4得

        除了政府層面的項(xiàng)目,私營(yíng)部門(mén)也越來(lái)越多參與太空垃圾檢測(cè)追蹤,包括設(shè)立或運(yùn)營(yíng)地面感應(yīng)器系統(tǒng)和太空望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò),并向衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)出售相關(guān)數(shù)據(jù)。

        清除垃圾

        掌握碎片行蹤后就可以通過(guò)改變碎片的運(yùn)行軌跡來(lái)避免撞擊,但碎片數(shù)量巨大,防范難度較高,且難以對(duì)付所有的碎片垃圾。

        多個(gè)國(guó)家和一些私人公司正在測(cè)試多種移除太空垃圾的方法,其中包括發(fā)射捕捉太空垃圾的“魚(yú)叉”捕捉器、磁鐵和大網(wǎng)等。

        歐洲2018年6月發(fā)射衛(wèi)星,測(cè)試太空垃圾清理回收的可能性。測(cè)試的關(guān)鍵技術(shù)包括:視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)、捕捉碎片的網(wǎng)和叉、迫使碎片減速后脫離軌道墜入大氣層的裝置。

        這項(xiàng)稱(chēng)為RemoveDebris任務(wù)的協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)是位于英國(guó)南部的薩里太空中心。

        “太空魚(yú)叉”可以擊碎較大的太空垃圾,尺寸與鋼筆相仿。擊碎的垃圾通過(guò)垃圾搜集網(wǎng)和脫軌裝置進(jìn)入大氣層自行焚毀。

        如果RemoveDebris裝置獲得成功,歐洲后續(xù)將啟動(dòng)更多的任務(wù),也希望商業(yè)機(jī)構(gòu)后續(xù)跟進(jìn)參與。

        美國(guó)國(guó)家航空航天局在實(shí)驗(yàn)室以最高1700英里/小時(shí)的速度射出碎片,對(duì)試驗(yàn)板進(jìn)行測(cè)試

        歐洲航天局選擇報(bào)廢的衛(wèi)星測(cè)試通過(guò)e.deorbit航天器將不受地面控制的物體安全地清除出繞地運(yùn)行軌道。

        航天器上安裝了感應(yīng)器,以便安全接近衛(wèi)星,與國(guó)際空間站等受控制的物體對(duì)接。

        2012年 2月,瑞士科學(xué)家啟動(dòng)清理太空垃圾衛(wèi)星計(jì)劃,“清潔太空一號(hào)”衛(wèi)星的任務(wù)是在環(huán)繞地球運(yùn)行的過(guò)程中收集軌道上的太空垃圾,然后攜帶垃圾返回地球,而返程中這些垃圾會(huì)在大氣層焚毀。

        2016年,日本發(fā)射“鸛”號(hào)貨運(yùn)飛船,為國(guó)際空間站運(yùn)送給養(yǎng)的同時(shí),測(cè)試清除太空垃圾技術(shù)。

        飛船在太空飛行途中釋放出一條金屬導(dǎo)索,使其吸附到太空垃圾的表面,通過(guò)金屬導(dǎo)索向其放電,利用物體在磁場(chǎng)中通電后會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)的原理,讓其減速。在低于圍繞地球旋轉(zhuǎn)所需的速度后,墜入大氣層,與大氣層摩擦燒毀。

        歐洲航天局計(jì)劃在2025年發(fā)起首次清除地球軌道碎片垃圾的太空任務(wù)。

        英國(guó)太空署希望英國(guó)企業(yè)積極參與太空垃圾追蹤市場(chǎng),目的是吸引更多衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商到英國(guó)落戶(hù)?!?/p>

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