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太空垃圾终于有救了?新方法去除太空垃圾

发布时间:2018-09-27 10:35:27  作者:漫步宇宙  来源:漫步宇宙  阅读:330

    太空垃圾终于有救了?新方法去除太空垃圾
      9月16日,“碎片清除”卫星发射捕网,猎捕附近一个充当太空垃圾的目标。这是科学家首次测试太空垃圾清理技术
      作为欧洲“碎片清除”任务的一部分,科学家于9月16日首次在轨道中测试太空垃圾清理技术。测试中,一颗“碎片清除”卫星发射捕网,猎捕附近一个充当垃圾的目标。这个目标并非真正的太空垃圾,而是一颗10×10×20厘米的立方体卫星,由“碎片清除”卫星释放。
      “碎片清除”任务首席研究员、英国萨里大学萨里太空中心主管古列尔莫·阿戈利蒂表示:“整个测试过程进行的非常顺利。捕网顺利发射并猎捕充当目标的立方体卫星。在与‘碎片清除’卫星取得联系后,我们开始下载数据,大概需要几周时间。从目前掌握的情况来看,一切环节均堪称完美。”
    太空垃圾终于有救了?新方法去除太空垃圾
      艺术概念图,地球周围密密麻麻的卫星
      “碎片清除”卫星的个头与一台冰箱差不多,由萨里卫星技术公司(SSTL)和萨里太空中心组装。它是萨里大学、空客和其它几家欧洲公司合作的“碎片清除”任务的一部分。在设计上,这种卫星用于在轨道中验证太空垃圾清理技术。除了捕网,它还配备了一个小捕叉、一个视觉跟踪系统和一个拖帆。
      捕网试验是“碎片清除”任务的第一项测试。测试中,“碎片清除”卫星首先释放立方体卫星,作为猎捕目标。在漂出大约6米后,立方体卫星释放一个1米宽的充气结构,让体积达到与真正的太空垃圾相当的程度。随后,“碎片清除”卫星利用一个弹簧装置发射捕网。阿戈利蒂表示整个过程预先编程,历时大约2到3分钟。
    太空垃圾终于有救了?新方法去除太空垃圾
      捕网艺术概念图
      他在接受太空网采访时说“碎片清除”任务组不能拿真正的太空垃圾进行测试,因为国际法将报废的卫星视为发射者的财产,猎捕他人的太空碎片是一种违法行为。
      “碎片清除”任务的捕网由空客设计。空客“碎片清除”项目负责人伊格·勒塔特表示他们利用抛物线飞行进行了长达6年的测试。抛物线飞行借助特制的落塔和真空舱。工程师通过不断测试积累信心,最终将这项技术用于太空。他说:“我们的工程师和技术人员团队完成了一项令人惊异的工作,让我们在清理低地球轨道太空垃圾的道路上又往前迈进一步。”
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      地球周围的太空垃圾
      随着进入低地球轨道的飞船和卫星数量的增多,科学家对研发主动太空垃圾清除技术的兴趣不断高涨。专家们表示报废卫星或者火箭的碎片威胁轨道内新卫星的安全,哪怕是一块很小的太空垃圾,一旦发生撞击也足以摧毁一颗卫星。
      日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的川本聪美在2017年的一场会议上指出,每年需要从低地球轨道清理掉100多块垃圾才能防止所谓的凯斯勒综合症。凯斯勒综合症是上世纪70年代美国宇航局科学家唐纳德·凯斯勒提出的理论。该理论指出在太空垃圾过于密集的情况下,一颗卫星偏离轨道或者遭到流星撞击时会产生连锁反应,进而导致大量卫星被毁,变成太空垃圾,对国际空间站等航天器的安全构成威胁。
    太空垃圾终于有救了?新方法去除太空垃圾
      6月20日从国际空间站释放的垃圾清理卫星
      太空垃圾捕网采用超轻聚乙烯材料大力马线——这种材料主要用于制造登山绳索——完全张开时的宽度可达到5米。勒塔特表示捕网装有6个配重,以确保完全打开。“这些配重实际上是小型电机,除了帮助捕网张开,还用于闭合捕网,以牢牢锁住太空垃圾。捕网系统还装有计时器,一旦部署便进入倒计时,最后自动收紧,防止‘猎物’逃脱。”
      在实际操作中,捕网通过系索与“碎片清理”卫星相连。捕到垃圾后,卫星会点燃发动机,将垃圾拖入地球大气层,让垃圾燃烧殆尽。
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      拖帆艺术概念图
      此次测试中,工程师并没有使用系索,因为系索会导致一些意想不到的情况发生,例如目标回弹并撞击“碎片清理”卫星。按照计划,“碎片清理”卫星还将进行三项测试。阿戈利蒂指出被捕网包裹的立方体卫星和会随着时间推移脱离轨道,其在轨道的逗留时间不超过一年。
      4月,“碎片清理”卫星被送上国际空间站。6月,宇航员从空间站释放这种卫星。这项任务由欧盟资助,耗资1870万美元。在随后的测试中,科学家将验证一种视觉导航系统,在设计上用于追踪和分析太空碎片。
    太空垃圾终于有救了?新方法去除太空垃圾
      捕叉击中目标
      2019年初,“碎片清理”卫星将测试空客牵头研发的一项主动清理技术——一款钢笔大小的捕叉。由于法律方面的原因,捕叉并不会拿真实卫星开刀,而是母星伸出一条机械臂,在末端放置一个目标,测试捕叉猎捕目标的精准度。捕叉的尾部系有绳索,发射速度达到每秒20米。
      2019年3月,“碎片清理”任务将部署拖帆,在设计上用于提高卫星的空气阻力。拖帆将与地球外层大气中的空气分子相撞,逐渐降低卫星轨道,直至进入更浓密的大气层并燃烧殆尽。通过这种方式,卫星在清除太空垃圾的同时并不会制造新的垃圾。