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机器人、绳网、激光……如何有效回收太空垃圾?

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发表于 2019-1-28 20:36:45 | 显示全部楼层 |阅读模式

1月26日电 据外媒报道,太空垃圾会破坏卫星、飞船等航天器。据欧洲空间局(ESA)的数据,目前,近地轨道上共运行1500多枚人造卫星。且随着卫星制造成本的不断降低,今后还会有越来越多的人造卫星升空,一同增长的还有相撞的风险。

退役的人造卫星,若没能坠入大气层烧毁,就会成为长期环绕地球飞行的太空垃圾。如果两枚航天器不幸发生了碰撞,则还会产生大量的碎片,造成更多的垃圾。此外,太空垃圾的来源还包括运载火箭的残骸、宇航员进行舱外作业时不慎丢失的工具等。专家估计,目前,地球轨道上直径超过1厘米的太空垃圾数量,已经超过75万件。

机器人,绳网,激光,回收,太空垃圾

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资料图:当地时间2017年5月23日,国际空间站,美国宇航员Jack Fischer和Peggy Whitson走出国际空间站,通过紧急太空行走修复国际空间站的外部备用电脑(MDM),这台电脑是控制国际空间站重要系统的两台电脑之一。

恶性循环

2009年,美国的通信卫星“铱星33号”与退役的俄军事卫星“宇宙2251号”在近地轨道上相撞,产生了大量的碎片。这些碎片之间还继续相互撞击,由此产生了更多、更细小的碎片,形成级联效应。

航天专家将这种恶性循环称为“凯斯勒现象”(Kessler Syndrome):太空垃圾相互碰撞,不断产生更多的垃圾,最终会导致环绕地球的轨道被大量的太空垃圾所占据,人类将因此无法继续安全地发射新的航天器。

并非所有的太空垃圾都能在地球轨道上飞行成百上千年。近地轨道上的太空垃圾,会因为大气层外圈的微弱阻力,逐渐降低速度、高度,最终坠入大气层。通常,它们都会在这一过程中完全烧毁,就像流星一样。欧空局的专家估计,每年能够抵达地面的太空碎片只有40枚左右,因此这一危害相对而言十分微小。

即便是极其微小的太空垃圾,也会因巨大的相对速度造成严重的破坏。它们会向子弹一样击穿卫星、空间站等昂贵的航天器,造成严重的经济损失,甚至危及宇航员的人身安全。

如何回收?

对于依旧飞行在轨道上的垃圾,科学家则仍然在寻找对策。目前,航天大国都已经意识到绝对不能再任由太空垃圾增长下去。毕竟,大型卫星、宇宙飞船、太空望远镜都是动辄上亿的金贵货。

当然,初步的计划以及构想还是有的。一些学者提出,可以通过机器人、绳网、电磁线缆、激光等手段对付太空垃圾。欧空局就计划研发一种轨道清理卫星,携带绳网、机械臂等装置,将捕获的退役卫星一同带回大气层烧毁。这种名为e.Deorbit(欧洲离轨器)的卫星,最早有望在2023年升空。

另一种方案的难度则要大得多:从地面或者太空向这些垃圾发射一束激光,利用产生的光压来迫使其改变飞行轨道,最终让其坠入大气层烧毁。

目前,美国、俄罗斯等国的空间监视系统已经在实施监控大于10厘米的太空垃圾。如果国际空间站等高价值航天器面临相撞风险,可以实施紧急变轨,避开垃圾。不过,大于10厘米的太空垃圾只有不到3万枚,仅占总数的很小一部分。对于10厘米以下的太空垃圾,现有监视系统依然力不从心。



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