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机器人、绳网、激光……如何有效回收太空垃圾

科普小知识2022-06-13 10:24:05
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新华社1月26日电据外国媒体报道,空间碎片将摧毁卫星、航天器和其他航天器。根据欧洲航天局(欧空局)的数据,目前在低地球轨道上有1,500多颗人造卫星。随着卫星制造成本的不断降低,未来将会发射越来越多的人造卫星,同时碰撞的风险也会增加。

退役的人造卫星,如果没有落入大气层并被烧毁,将成为长时间环绕地球飞行的空间碎片。如果两艘飞船不幸相撞,它也会产生大量的碎片,造成更多的垃圾。此外,空间碎片的来源包括运载火箭的碎片和宇航员在舱外作业中意外丢失的工具。专家估计,在地球轨道上有超过75万块直径超过1厘米的空间碎片。

信息地图:当地时间2017年5月23日,美国宇航员杰克·费舍尔和佩吉·惠特森走出国际空间站,通过紧急太空行走修复国际空间站的外部备用计算机。这台计算机是控制国际空间站重要系统的两台计算机之一。

恶性循环

2009年,美国通信卫星铱星33号与退役的俄罗斯军用卫星宇宙2251号在低地球轨道相撞,造成大量碎片。这些碎片继续相互碰撞,产生越来越小的碎片,形成级联效应。

空间专家称这种恶性循环为“凯斯勒综合症”:空间碎片相互碰撞并不断产生更多碎片,最终导致大量空间碎片占据地球轨道,从而阻止人类安全发射新的航天器。

并非所有的空间碎片都能在地球轨道上飞行数百年。低地球轨道上的空间碎片将由于大气层外环的微弱阻力而逐渐降低其速度和高度,并最终落入大气层。通常,它们在这个过程中会完全燃烧,就像流星一样。欧空局专家估计,每年只有大约40块空间碎片能够到达地面,因此危害相对较小。

由于其巨大的相对速度,即使微小的空间碎片也会造成严重的损害。它们会像子弹一样刺穿昂贵的航天器,如卫星和空间站,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?

科学家们仍在为仍在轨道上飞行的垃圾寻找对策。目前,主要航天国家已经意识到,他们绝不能让太空垃圾继续增长。毕竟,大型卫星、宇宙飞船和太空望远镜都是价值数亿美元的昂贵商品。

当然,仍有一些初步的计划和想法。一些学者认为,空间碎片可以通过机器人、绳网、电磁电缆、激光和其他手段来处理。欧空局计划开发一颗轨道清洁卫星,携带绳网、机械臂和其他装置,将捕获的退役卫星带回大气层并将其烧毁。这颗名为e.Deorbit的卫星预计最早将于2023年发射。

另一个解决方案要困难得多:从地面或太空向垃圾发射激光束,产生的光压力被用来迫使垃圾改变飞行路径,最终让它落入大气层并燃烧。

目前,美国、俄罗斯和其他国家的空间监视系统已经在监测大于10厘米的空间碎片。如果像国际空间站这样的高价值航天器有碰撞危险,可以实施紧急轨道转移以避免垃圾。然而,大于10厘米的空间碎片不到3万件,仅占总数的一小部分。对于小于10厘米的空间碎片,现有的监测系统仍然不足。