太空清洁器清除太空垃圾 – 科学时报
太空清洁器清除太空垃圾 – 科学时报
什么是垃圾空间?
根据联合国外层空间事务厅管理的《发射入外层空间物体目录》,自1957年第一颗人类卫星发射以来,共发射了12298颗卫星。2022年)。其中,只有8378颗卫星(包括运行和非运行卫星)在轨,其余3918颗卫星被发现入轨失败。它们被称为“空间碎片”或“空间碎片”,包括它们自己的碎片、导弹碎片,甚至是过期的卫星。
如果未能进入轨道的卫星是低轨道卫星,它们会因大气微观效应而逐渐减速,要么返回地球,要么在大部分大气中自然燃烧。然而,具有较长轨道寿命的高轨道卫星可能是一个大问题。这是因为空间碎片以非常高的速度绕地球运行。鉴于动能与速度的平方成正比,其破坏力呈指数增长。
此外,如果轨道上的大量太空垃圾摧毁了卫星或其他太空垃圾,可能会导致太空垃圾再次爆炸。根据欧洲航天局空间碎片办公室的数据,包括卫星在内,有超过 3 万个大大小小的人造物体围绕着我们的星球运行,其中 3 亿多个小物体的速度是子弹速度的 5 倍。 3万公里/小时。快速飞越太空 鉴于卫星发射数量的迅速增加,显然太空垃圾的数量将与日俱增。
为什么要清理太空碎片?
如果不清理空间碎片,卫星轨道可能会被空间碎片覆盖,这将阻碍人类进入太空。此外,如果由于卫星被毁而停止使用卫星,人类可能会立即陷入大混乱。即使我们从环境的角度考虑使用卫星预测和准备未来的气候,如果没有卫星,未来保护地球和环境也是不可能的。大块的太空垃圾可以对地球构成直接威胁,比如几年前引起高度关注的中国空间站十宫一号在南太平洋的坠毁事件。因此,清除太空垃圾的任务最终成为人类的任务。
解决太空垃圾的第一个提议实际上始于 1970 年代后期。但这是一个国家利益交织在一起的问题,因为没有合适的解决方案而成为难以解决的问题。科学家们提出的解决空间碎片问题的想法非常多样化。代表性的是,已经提到了各种方法,例如使用鱼叉状仪器捕获空间碎片或在外层空间张开大网以捕获空间碎片。.
中国的SJ-21卫星清理空间碎片
在最近由战略与国际研究中心和安全世界基金会主办的一次会议上,美国私营公司 ExoAnalytic Solutions 的卫星跟踪软件设计师兼首席研究员 Brian Flewelling 博士提出了一些非常有趣的发现。. 根据弗莱弗林博士的说法,今年 1 月,一艘中国航天器将一颗不活动的卫星送入“墓地轨道、垃圾轨道或废弃轨道:它使用剩余的推进剂来防止卫星与其他卫星相撞,”弗莱弗林说。他说他发现有东西被扔进了一个移动的轨道。)它被认为是清除空间碎片的最佳方法之一,因为如果将其倾倒在那里,它与活动卫星相撞的可能性较小,并且比重新进入大气层处理垃圾更有效。Fleffling 博士说,中国卫星 SJ-21 于 1 月 22 日改变其轨道,以接近不活动的 Compass-G2(中文名称:北斗二号 G2)卫星,并表示轨道已经改变。在接下来的几天里,这两个太空物体向西移动,似乎在跳舞,1 月 26 日,当两颗卫星分开时,它们说它们与 G2 失去了联系(见相关视频)。
北斗G2是中国北斗二号卫星导航系统的航天器,2009年发射后不久就失败了,作为太空垃圾绕地球运行了10多年。另一方面,2021 年 10 月发射的 SJ-21 又回到了刚果上空的地球静止轨道(GSO:地球静止轨道或 GEO:地球同步赤道轨道;以与地球自转相同的速度绕地球运行的卫星)直接盆
人类最终保护地球的种种努力
美国空军预计 SJ-21 将成为中国的 OSAM 卫星。几十年来,许多与空间相关的实验室和机构一直在开发和增强各种 OSAM 任务,例如旨在为现有卫星加油、维修现有卫星或处理空间废物的航天器。
欧洲航天局 (ESA) 于 1990 年开始试运行 OSAM 项目,作为地球同步服务车辆 (GSV) 计划,用于捕获和修复故障地球同步卫星。它被认为是 OSAM 的成功任务之一。此外,欧洲航天局计划在 2025 年启动自己的垃圾收集任务。
将负责上述任务的瑞士洛桑联邦理工学院提出“清洁太空一号”任务,坚持通过发射清洁卫星、收集太空碎片、然后返回的方式清除空间碎片回到地球大气层。然而,由于这是一项一次性任务,因此非常高的成本被认为是一个缺点。
NASA 还计划执行一些额外的 OSAM 任务,包括 OSAM-1 和 OSAM-2。特别是,计划为 OSAM-2 配备 3D 打印机,用于直接设计和制造零件。
美国普渡大学的研究人员坚持将帆用作防止未来太空碎片(任务的正式名称:Spinnaker 3)的一种手段。拖帆是一种航天器,可以像帆一样打开薄薄的矩形膜进入外太空。一个遗憾是,不可能在目前绕地球运行的空间碎片上挂上一个拖船帆,而在未来的航天器或卫星到达其寿命终点并成为太空垃圾之前,它们会打开它们以降低旋转速度并最终返回到地球的大气层,目的是造成坠落。
日本于 2021 年 3 月启动了 ELSA-d(Astroscale 报废服务)任务,旨在测试空间碎片收集和清除技术。据 Astroscale 创始人兼任务总经理 Nobuo Okada 称,该任务包括一个定制的捕获机器人arm 与两颗卫星、一颗用于服务的卫星和一颗用于客户的卫星协同工作。
试图通过“2021 年空间危险准备实施计划”创建一个综合响应系统,为空间物体的坠落和碰撞做准备。首先,正在努力开发技术以防止提前发现空间危险并扩大空间危险准备基础。
另一方面,人们对使用 OSAM 任务处理太空废物的技术存在许多担忧。美国太空司令部司令詹姆斯·迪金森(James Dickinson)表达了对该技术未来可能用于卫星进气系统的担忧。