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        太空碎片垃圾成災 盤點幾種潛在清理方案

        2020-06-19 08:52:20
        海外星云 2020年8期

        太空垃圾觸目驚心

        太空垃圾日積月累,近地軌道上擁堵狀況嚴重,10年前已有科學家疾呼接近極限,安全隱患觸目驚心。

        清理太空垃圾的努力過去幾十年來一直沒有間斷,但普遍認為這方面仍面臨重大的技術和經濟挑戰(zhàn)。航空航天大國之間圍繞誰制造更多太空垃圾的爭執(zhí)還在繼續(xù),而相關的國際共識或法規(guī)有待制定。

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

        英國太空署(UKSA)剛剛宣布撥款100萬英鎊,用于資助太空垃圾追蹤科技創(chuàng)新,稱這一領域(SST)已經發(fā)展到需要創(chuàng)新思維的階段,鼓勵私營部門和科技新創(chuàng)企業(yè)參與研發(fā)。

        垃圾泛濫成災

        太空垃圾主要指廢棄的衛(wèi)星殘骸和其他沒有徹底焚燒的金屬碎片。

        據估計,目前有大約90萬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3萬公里的時速運行。

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

        這種威脅隨著人類太空活動的增多而與日俱增。除了已經在天上的幾千顆商用、軍用和科研衛(wèi)星,今后幾年還有數千枚將陸續(xù)升空。

        美國宇航局(NASA)數據顯示,目前地球軌道上的人造物質總量超過7600噸;美國空間監(jiān)視網(SSN)正在跟蹤2萬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,導致衛(wèi)星運行軌道整體污染,即“凱斯勒效應”,也是一大威脅。

        清除殘骸實驗衛(wèi)星項目由英國薩里太空中心協(xié)調

        追蹤監(jiān)測

        追蹤太空碎片的傳統(tǒng)方式包括雷達和光學儀器。美國空軍的“太空籬笆”項目就是使用雷達來跟蹤大約20萬件太空垃圾。

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

        2017年12月,國際空間站實驗艙外連接了一個工具箱大小的碎片感應器,隨空間站圍地球軌道運行,探測毫米級碎片,以及碎片撞擊所有物質的數據,辨別撞擊物是太空隕石還是人造垃圾。

        另一個太空大國俄羅斯,與巴西簽署設置新的太空碎片追蹤望遠鏡協(xié)議。

        除了政府層面的項目,私營部門也越來越多參與太空垃圾檢測追蹤,包括設立或運營地面感應器系統(tǒng)和太空望遠鏡網絡,并向衛(wèi)星運營機構出售相關數據。

        清除垃圾

        掌握碎片行蹤后就可以通過改變碎片的運行軌跡來避免撞擊,但碎片數量巨大,防范難度較高,且難以對付所有的碎片垃圾。

        多個國家和一些私人公司正在測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“魚叉”捕捉器、磁鐵和大網等。

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

        這項稱為RemoveDebris任務的協(xié)調機構是位于英國南部的薩里太空中心。

        “太空魚叉”可以擊碎較大的太空垃圾,尺寸與鋼筆相仿。擊碎的垃圾通過垃圾搜集網和脫軌裝置進入大氣層自行焚毀。

        如果RemoveDebris裝置獲得成功,歐洲后續(xù)將啟動更多的任務,也希望商業(yè)機構后續(xù)跟進參與。

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

        美國國家航空航天局在實驗室以最高1700 英里/ 小時的速度射出碎片,對試驗板進行測試

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

        2012年 2月,瑞士科學家啟動清理太空垃圾衛(wèi)星計劃,“清潔太空一號”衛(wèi)星的任務是在環(huán)繞地球運行的過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在大氣層焚毀。

        2016年,日本發(fā)射“鸛”號貨運飛船,為國際空間站運送給養(yǎng)的同時,測試清除太空垃圾技術。

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

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

        英國太空署希望英國企業(yè)積極參與太空垃圾追蹤市場,目的是吸引更多衛(wèi)星運營商到英國落戶。

        (摘自英國廣播公司新聞網)(編輯/費勒萌)

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