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太空垃圾越积越多,如何回收太空垃圾?_外星观察台式电脑外星人真

时间:2017/12/2 2:01:44 点击:

  核心提示:这里有一个惊人的数据从1957年人类第一颗人造卫星进入太空起世界各国现在已经发射了5000多个卫星、火箭和探测器等航天器随着航天活动的日益频繁...
外星观察台式电脑外星人真

  这里有一个惊人的数据——从1957年人类第一颗人造卫星进入太空起世界各国现在已经发射了5000多个卫星、火箭和探测器等航天器随着航天活动的日益频繁地球轨道上的太空垃圾也越积越多

  太空垃圾泛滥成灾

  太空垃圾大小各异有的是一整个失控的卫星有的则是航天器发生碰撞后产生的碎片据不完全统计目前各类太空碎片已经超过了4000万个它们无时无刻不在威胁着航天任务的安全如今碎片的数量正以每年2%~5%的速度递增按照这个速度计算如果我们对其不加以清理那么近地轨道在300年后就可能被太空垃圾填满

  太空垃圾的来源非常广泛例如完成任务后的运载火箭和卫星等航天器有的会很快进入大气层烧毁有的则会长时间停留在轨道上再如载人航天活动留下的摄像机、工具、航天服手套等人类仅用光学望远镜和雷达能观测到的太空碎片每年大约就会净增200个它们主要集中在地球同步轨道、半同步轨道高度区域和2000千米以下的高度区域

  太空垃圾的数量与航天发射的频率成正比发射次数越多火箭助推器和退休卫星落下的垃圾也就越多以2001年为例在陨落的太空垃圾中属于俄罗斯的超过120吨属于美国的将近30吨

太空垃圾越积越多,如何回收太空垃圾?

  小垃圾的大危害

  为了了解太空垃圾的影响同时研究它们对航天器的危害挑战者号航天飞机(HMS Challenger)曾在1984年4月将一个圆柱形的长期暴露装置释放到近地轨道该装置在69个月后被回收科研人员仅凭肉眼检查就在它表面发现了3.2万多个撞击凹痕(其中最大的直径为0.5厘米)这相当于每天被撞击15次平均每绕地球一周就被撞击一次

  太空垃圾的体积通常不大但它们都以每秒6~7千米的速度运行由于相对速度很大极小的一块太空垃圾都足以给人造卫星或者载人飞船造成巨大损伤一块10克重的太空垃圾与人造卫星相撞产生的能量相当于两辆轿车分别以100千米的时速迎面相撞产生的能量这足以将卫星瞬间打穿或击毁如果它们和载人飞船相撞后果更是不堪设想

  此外如果进入大气层的大块太空垃圾不能被彻底烧毁同样也会伤及人类2007年7月国际空间站宇航员克莱顿·安德森在太空行走期间将一个635千克重的有毒氨水罐抛入太空它在太空漂浮了16个月后于2008年11月2日晚坠入澳大利亚和新西兰之间的茫茫大海万幸的是这块电冰箱大小的太空垃圾并没有击中过往船只

太空垃圾越积越多,如何回收太空垃圾?

  其实在人类航天史上太空垃圾造成的事故和灾难屡见不鲜1983年挑战者号航天飞机与一块直径0.2毫米的涂料碎片相撞导致舷窗被损只好提前返回地球1986年欧空局的阿丽亚娜号火箭进入轨道后不久便发生爆炸形成了564块10厘米大小的残骸和2300块小碎片这些密集的弹丸后来直接造成两颗日本通信卫星失灵2009年2月11日美国的铱星-33与俄罗斯的一颗报废卫星宇宙2251在距地面800千米的太空中相撞一时间碎片四溅

  一份美国宇航局于去年公布的报告显示环绕地球轨道的太空垃圾数量已经达到了一个临界点足以给航天器离开地球带来重重阻碍

  瑞士卫星吃掉垃圾

  瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的科学家指出尽管我们只要预先知道太空垃圾的位置和速度便可以计算出它未来运动的轨道并通知有可能与之相撞的航天器改变轨道规避但这只是治标之策我们想要解决太空垃圾难题还是需要从垃圾本身入手

  为此EPFL推出了洁天一号(Clean Space One)航天器研发项目洁天一号能像家用吸尘机一样回收太空中废弃的卫星碎片然后将它们拖入大气层中烧毁据研发人员预测洁天一号的造价在1100万美元左右预计最早于2018年发射

  科学家为洁天一号设计了两个工作方案:一是通过打扫装置收集太空垃圾然后将整个装置连同吸入的残骸拖入地球大气层中让其自行烧毁;二是把打扫装置保留在地球轨道将吸入的碎片排放到地球大气层中

  目前该研发项目还需要解决三大难题首先科学家需要研制出小型发动机保证能把打扫装置准确送到垃圾运行的轨道上其次研发人员需要根据自然界生物及植物的形态制造出一种仿生学抓取机制就好像海葵那样的触手能够抓紧高速转动的废物并且同时保持自身稳定最后我们需要做到能把废物引导至地球大气层中的预设地点随后焚烧原文地址:http://www.ufo-1.cn/article/201605/1070.html

  洁天一号的能耐

  事实上EPFL的科学家已经在研制一种仅有几百克重的微型卫星推进器这种推进器使用离子化合物作燃料利用电喷射离子产生推力这种推进器仅需0.1升燃料便可使该装置飞往月球不过这种名为微推力(Micro Thrust)的迷你发动机并非用于将卫星送入轨道而是帮助卫星在太空中实现机动转向目前的卫星通常都需要使用笨重且昂贵的发动机科学家希望微推力发动机能够开启一个低成本探索太空的新时代根据计算如果采用这种发动机那么一颗1千克重的纳米卫星能凭100毫升燃料在6个月左右的时间内进入月球轨道

太空垃圾越积越多,如何回收太空垃圾?

  EPFL的科学家赫尔伯特·谢尔表示:虽然微型卫星的成本远低于大体积卫星但它们目前还缺少高效的推进系统不过‘微推力’发动机却能够解决这个问题它能让卫星在以时速4万千米的速度绕轨道飞行时改变方向我们计划将其安装在‘洁天一号’上

  此外洁天一号 可以通过携带的摄像头跟踪目标靠离子微型推进器接近目标这个半自动探测器的制导和控制系统相当先进不仅能保证探测器进入正确轨道还能让它以每小时2.8万千米的速度接近较大的垃圾碎片目标同时科学家为了保证洁天一号能够捕获直径仅为10厘米的轨道垃圾(这种大小的太空垃圾由于反射面变化较大会对清洁探测器在计算速度和距离关系时产生干扰因此较难捕获)还测试了一种全新的接近目标算法这套算法能够对捕获目标的各种参数进行测定比如碎片是否发生旋转等保证探测器的捕获率

  但在成功捕获垃圾后同样有难题需要解决一旦洁天一号抓取了目标它与碎片的整体重心便会发生改变甚至可能以不受控制的方式旋转目前科学家正在设法让探测器在捕获垃圾后能够率先稳定自身的轨道随后引导自身以曲线的方式进入大气层

  近在眼前

  2009年洁天一号航天器的第一个目标已经实现——研发人员发射了一颗直径为10厘米的Swiss Cube微型空间研究卫星作为洁天一号航天器项目的概念验证这颗卫星以2.8万千米的时速在轨道上运行了7年之久而将于2018年发射的洁天一号会以同样2.8万千米的时速在轨道上靠近并捕获Swiss Cube再将其抛入地球的大气层在超过1000摄氏度(1832华氏度)的再入温度当中烧成灰烬

  EPFL的科学家们力图通过这项计划掌握捕获系统的设计和操作方法

  其实在EPFL紧锣密鼓研发洁天一号航天器项目的同时欧空局也在探究未来捕获近地轨道附近废弃卫星的可行性并提出了清洁太空行动计划(Clean Space Initiative)其中的脱轨任务(e.deorbit mission)旨在搜寻和清除轨道高度为800~1000千米太空区域的废弃人造卫星残骸研究人员旨在测试失重环境下他们的垃圾收集网捕获和移除废旧卫星、运载火箭碎片和其他漂浮在太空的人造碎片的能力

  其实我们都很清楚想要探索宇宙了解太空发射人造航天器必然是无法舍弃的必要手段但如果人类想要走得更远看得更广那么加速研发清理和回收太空垃圾的技术势在必行

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