易坊好文馆

  1. 首页 > 奇闻 >

如何捕获失效的卫星和其他太空垃圾并将其带回地球

卫星 太空垃圾


如何捕获失效的卫星和其他太空垃圾并将其带回地球


文章图片


字数统计：1573字     预计阅读时间：约3分钟

SpaceX 的 Starlink 任务计划将由数千颗卫星组成的星座送入轨道 ， 以改善全球的互联网服务 。Paul Hennessy/NurPhoto 来自 Getty Images

前言
现在在轨的数千颗卫星中有一半以上已经失效 ， 这种漂浮的太空碎片堆积被描述为当前和未来太空任务和人类太空旅行的“致命问题” 。
根据欧洲航天局 ( ESA )的数据 ， 估计有 1.3 亿个小于 1 厘米的物体和 34000 个大于 10 厘米的物体以每小时数千公里的速度在轨道上飞行 。 在今年的欧洲空间碎片会议上提交的一份报告表明 ， 到 2100 年 ， 太空垃圾的数量可能会增加 50 倍 。
虽然许多太空垃圾碎片都很小 ， 但它们传播速度如此之快 ， 其撞击的能量足以使卫星失灵或对空间站造成重大损害 。
哈勃望远镜和SMM卫星都被飞来的碎片打了硬币大小的洞 ， 美国宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜的一面镜子被微流星体损坏 。
大多数卫星的设计都没有考虑到它们的用途 。 在轨的 6000 颗卫星中 ， 约有 60% 出现故障 。 与较小的物体一起 ， 这些失效的卫星构成了现有和未来卫星和空间站的主要问题 。
目前由 SpaceX 和亚马逊等公司发送到太空的巨型卫星星座预计将改变所有国家对互联网的访问 。 但这些私营电信企业还将向已经危险的轨道提供 50000 多颗卫星 。
科学家们警告说 ， 巨型星座的快速发展可能会引发一些“公地悲剧” ， 包括地面天文学、地球轨道和地球高层大气 。
1
清除空间碎片的方法
人们越来越担心 ， 被描述为凯斯勒综合症 ， 我们可能正在创造一个空间碎片包络 ， 这可能会阻止人类太空旅行、太空探索和在地球轨道的某些部分使用卫星 。 这种情况 ， 由于空间物体之间的碰撞产生更多的碎片而持续存在 ， 也可能损害我们的全球通信和导航系统 。
这就是为什么开发实用的碎片清除技术非常重要和紧迫的原因 。 到目前为止 ， 已经提出了各种解决空间碎片问题的策略 ， 其中一些策略最近被列为优先事项 。
迄今为止 ， 还没有一个轨道物体成功地从太空中回收 。
设计空间碎片清除策略的主要问题之一是如何在第一次接触期间在碎片（目标）和追逐者之间传递能量 。 有两种优先方法和第三种正在开发中：
·冲击能量消散方法旨在降低碎片的冲击能量 。 在一种方法中 ， 追逐者卫星部署鱼叉来穿透空间碎片 。 成功射击后 ， 追逐者卫星、鱼叉和目标将通过弹性绳索连接起来 ， 追逐者将碎片拉回大气层并一起燃烧 。
·中性能量平衡包括一种磁性捕获方法 ， 该方法使用磁性线圈在追逐者和目标之间实现完美的能量平衡 。 这是一种软对接方法 ， 是一些后续碎片处理方法的初步步骤 。
·破坏性能量吸收旨在使用高功率激光摧毁小碎片目标 。 但挑战在于开发一种功能强大但重量足够轻的激光和电池组合 。 中国的一个实验室一直在开发一种天基激光系统 ， 该系统将安装在能够瞄准最大 20厘米碎片的追踪卫星上 。 美国宇航局猎户座项目使用地面激光摧毁小碎片 。

ClearSpace追逐者旨在使用机械臂捕获空间碎片 。  欧空局
第一个空间清除项目计划于 2025 年进行 ， 将由ESA 领导 。 它涉及一种基于瑞士衍生公司ClearSpace的财团方法 。
ClearSpace 追逐者将与目标会合并使用四个机械臂捕获它 。 追逐者和捕获的发射器随后将脱离轨道并在大气层中燃烧 。

2
成本高 ， 污染多
鉴于空间碎片问题的规模巨大 ， 一个关键挑战是与这些提议的解决方案相关的巨大成本 。 另一个重要方面是太空清理工作对地球大气层的潜在影响 。
越来越多的卫星和其他物体从太空中移出后会在大气中被焚烧 ， 这一想法令气候科学家感到担忧 。 空间碎片被自然拉下并在低层大气中燃烧 ， 但二氧化碳含量的增加正在降低高层大气的密度 ， 这可能会降低其将碎片拉回地球的能力 。
越来越多的卫星和其他空间碎片（目前每年 80吨）燃烧 ， 无论是自然落下还是通过新的清除方法落下 ， 也会将分解产物释放到大气中 。
这些肯定会贡献更多的二氧化碳和其他温室气体 。 卫星中某些材料的分解也可能释放氯氟烃(CFC) 气体 ， 这可能会损坏臭氧屏蔽层 。
人们不能错过太空垃圾问题和废物回收之间的相似之处 。 显然 ， 我们需要为我们的空间浪费制定循环经济战略 。

推荐阅读


上一篇：拒绝误会，该为100岁的杨振宁正名：伟大的爱国者，杰出的科学家

下一篇：为何太阳会有颜色变化？有时候是橙红色，有时候又变成了白色