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科学家提出激光清扫太空废物

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发布时间: 2014年04月21日

   在一次次“近身肉搏”中,太空作业越来越无能为力了——  日前,国际空间站进步轨道,以逃避一块俄罗斯磁环气象卫星的碎片;也是在差不多的时间,空间站再度点着推进器,移动了大约0.8公里,以避免被欧洲的亚利安火箭碎片击中。自空间站1998年进入轨道以

     在一次次“近身肉搏”中,太空作业越来越无能为力了——


    日前,国际空间站进步轨道,以逃避一块俄罗斯磁环气象卫星的碎片;也是在差不多的时间,空间站再度点着推进器,移动了大约0.8公里, 以避免被欧洲的亚利安火箭碎片击中。自空间站1998年进入轨道以来,现已不下几十次为了闪避太空废物而移动,而迩来两次“挪窝”的频率,如同不那么妙。


    而科学界带来的最新消息,并不那么振奋人心——


    迩来,澳大利亚一组科学家宣北京冯旭定制家具设计有限公司称正在研讨从地球发射激光,来分解绕着地球旋转的太空废物,这项工程将在10年内完成运作。这是自多年前科学家提出这一理论以来,初次给出了可实习操作的时间表。


    只是,还要等10年。关于空间碎片总数超4000万个,每年至少新增200多个碎片的太空而言,这个无量的废物场需要科学界拿出更快更有用的处理方案。


    地上追寻太空废物


    从地上发射激光,来分解太空废物。迩来,澳大抗干扰磁环利亚政府宣告,将拿出2000万美元用于协作研讨,用激光对太空废物进行定位、跟踪结束移除。研讨团队将整合政府、学术界及航空业界多方力量,估计总投入需要9000万美元。


    “这选用的是一种地基激光根除空间碎片的方法。”浙江大学航空航天学院副教授陈丽华通知本报记者,它是将激光站安置在地上,激光束 通过大气传输,效果在空间碎片表面,表面烧蚀反喷获得速度增量,降低正本轨道速度,改动碎片轨道近地点高度,“当近地点高度低于150公里时,碎片很快坠 入大气层中,在气动阻力效果下敏捷焚毁。”


    事实上,选用激光抵御太空废物的主见,不是第一次提出来,不过这一次将这一概念向实习推进了一大步。“从前,科学家也提出过建天基站,直接将激光站建到外层空间,这样能够避免激光在大气传输时能量遭到衰减。不过,它的本钱很高而且维护很困难。”陈丽华认为。


    “当时,全球科学家更多倾向于地基激光方法,格外以美国航天局的ORION方案最具代表性。”陈丽华说,建天基站,一旦稍微方案失 误,就会变成新的太空废物;而地基站从捕获、跟踪到根除碎片,每次操作过程只需要几分钟的时间,它甚至能够整理公分级碎片,更为重要的是当时激光器和有关 技术发展已具有技术上可行性。


    据了解,澳大利亚正与美国航空航天局协作,用太空望远镜追寻太空废物。根据方案,科学家将先推出跟踪设备,以避免太空废物相撞发作更多废物。


    数量已达“临界点”


    美国宇航局一项最新陈说闪现,地球周围的太空废物数量现已抵达“临界点”。


    当时,科学家能够跟踪监测的大型太空碎片就有2.2万块,此外还有许多的小型碎片无法被我们跟踪监测。科学家们一向担忧人造卫星撞到无量太空废物的可能性,一旦人造卫星遭到损坏,电视信号、天气预报、全球定位导航以及国际电话都将遭到严重影响。


    “以10克碎片为例,它的翱翔速度可抵达每秒10公里,相当于轿车以每小时80公里速度跋涉的动能。”陈丽华说。跟着人类航天活动的不断增加,空间碎片会沿着原航天器邻近的轨道翱翔,最高可抵达每秒13公里。


    格外在800公里至1200公里的轨道高度,碎片分布密度最大,对空间站、飞船和卫星形成严重要挟。而根据轨道的不一样,碎片会待在轨道上几十年,甚至几个世纪。


    “1公分至10公重量级空间碎片潜在要挟最大。”陈丽华认为,这一量级的空间碎片数量最大,勘探较为困难,且碰击动能较大,方案防护困难,只能选用根除方法,通过较小经济价值,消除其对低轨空间航天器的碰击风险。


    看到这儿,你可能会猎奇国际空间站是如何闪避迩来一月的两次碰击风险。据陈丽华介绍,应对标准小、碰击动能小且逃避困难的1公重量 级碎片,方案之初,一般空间翱翔器都会在表面增加方案防护层;而关于超越10公分的碎片,根本靠“躲”——由于其数量少,科学家通过雷达勘探,对其进行编 号,通过操控系统进行机动逃避。


    多种方案破解碎片


    究竟,躲闪不是长久之计。100年后,近地轨道或许无法用了。除非人类进入太空,活泼整理空间碎片。


    跟着人类航天活动的日渐增多,科学家们更担忧的是“凯斯勒症候群”预言成真。早在1978年,美国科学家唐纳德·K·凯斯勒便提出 一种理论假定,即当近地轨道作业的物体密度抵达一定程度时,这些物体磕碰后发作的碎片能够构成更多的新碰击,构成级联效应,致使近地轨道结束将被太空废物 所掩盖,太空探求将会被迫间断。


    试想一下,这些太空废物以每秒10公里至13公里的速度翱翔,它们蕴藏着无量的动能:一块10克重的太空废物撞上卫星,卫星会在1.5秒内被打穿或被直接击毁。而且每一次太空废物的彼此磕碰不会彼此湮灭,而会发作更多的碎片,再次增加太空废物的数量。


    “总的来说,在低轨道区域,当时对太空碎片的整体处理方案是,小碎片实施激光束处置根除,对中等碎片进行“撒渔网”根除,对大碎片 进行机械手臂式的拉拽根除。”陈丽华说,根据太空法规矩,各国需要主动为航空器设备自毁系统,卫星运转寿数完毕后,这种系统将卫星推入大气层进行燃烧焚 毁,避免发作新的大标准废物,但履行效果并不好。


    相比起激光扫帚,其他方法也正在不断探求中。一种是选用更清洗的 发射和方案标准,比如束缚爆炸螺栓的运用,以减少进入近地轨道的废物数量,一些商业公司和太空组织在这方面现已获得发展;部分国家则出资研制能判定太空垃 圾方位的系统,比如“太空篱笆”,大大进步了辨认更多更小碎片的精准度;还有一些更天马行空的主见,比如磁网捕捉、轨道转移器等,将太空废物大面积转移。 就像科学家们剧烈地谈论全球变暖,听起来是不是有点杞人忧天?丢废物老是不需要本钱。可价值呢,老是后知后觉。