太空碎片垃圾成災(zāi)盤點(diǎn)幾種潛在清理方案

太空垃圾觸目驚心

太空垃圾日積月累，近地軌道上擁堵狀況嚴(yán)重，10年前已有科學(xué)家疾呼接近極限，安全隱患觸目驚心。

清理太空垃圾的努力過去幾十年來一直沒有間斷，但普遍認(rèn)為這方面仍面臨重大的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)。航空航天大國之間圍繞誰制造更多太空垃圾的爭執(zhí)還在繼續(xù)，而相關(guān)的國際共識或法規(guī)有待制定。

于此同時，有分析指出，到2035年太空碎片監(jiān)控和追蹤市場將達(dá)到1億英鎊規(guī)模。

英國太空署（UKSA）剛剛宣布撥款100萬英鎊，用于資助太空垃圾追蹤科技創(chuàng)新，稱這一領(lǐng)域（SST）已經(jīng)發(fā)展到需要創(chuàng)新思維的階段，鼓勵私營部門和科技新創(chuàng)企業(yè)參與研發(fā)。

清除殘骸實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星項(xiàng)目由英國薩里太空中心協(xié)調(diào)

垃圾泛濫成災(zāi)

據(jù)估計，目前有大約90萬片大小介于指甲蓋到保齡球的太空碎片，在近地軌道以接近3萬公里的時速運(yùn)行。

它們對衛(wèi)星、火箭、空間站構(gòu)成極大威脅，平均每年有一顆衛(wèi)星被太空碎片擊毀。

這種威脅隨著人類太空活動的增多而與日俱增。除了已經(jīng)在天上的幾千顆商用、軍用和科研衛(wèi)星，今后幾年還有數(shù)千枚將陸續(xù)升空。

美國宇航局（NASA）數(shù)據(jù)顯示，目前地球軌道上的人造物質(zhì)總量超過7600噸；美國空間監(jiān)視網(wǎng)（SSN）正在跟蹤2萬多件體積較大的殘骸碎片。

太空碎片相撞并引發(fā)連串撞擊，導(dǎo)致衛(wèi)星運(yùn)行軌道整體污染，即“凱斯勒效應(yīng)”，也是一大威脅。

追蹤監(jiān)測

追蹤太空碎片的傳統(tǒng)方式包括雷達(dá)和光學(xué)儀器。美國空軍的“太空籬笆”項(xiàng)目就是使用雷達(dá)來跟蹤大約20萬件太空垃圾。

2014年8月，美國軍工巨頭洛克希德·馬丁公司和澳大利亞光電技術(shù)公司EOS簽約，合作追蹤太空碎片，用光學(xué)和激光技術(shù)搜尋、跟蹤并識別太空殘骸，合作內(nèi)容包括在澳大利亞新建追蹤站。

2017年12月，國際空間站實(shí)驗(yàn)艙外連接了一個工具箱大小的碎片感應(yīng)器，隨空間站圍地球軌道運(yùn)行，探測毫米級碎片，以及碎片撞擊所有物質(zhì)的數(shù)據(jù)，辨別撞擊物是太空隕石還是人造垃圾。

另一個太空大國俄羅斯，與巴西簽署設(shè)置新的太空碎片追蹤望遠(yuǎn)鏡協(xié)議。

情況 7.1 若f3(v)=0,此時最壞的情況是v點(diǎn)關(guān)聯(lián)9個6-面,v的鄰點(diǎn)全部為3-點(diǎn)且這些3-點(diǎn)均關(guān)聯(lián)著一個三角形。由R1,R2.1,R3.1或R3.2或R3.4得

除了政府層面的項(xiàng)目，私營部門也越來越多參與太空垃圾檢測追蹤，包括設(shè)立或運(yùn)營地面感應(yīng)器系統(tǒng)和太空望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)，并向衛(wèi)星運(yùn)營機(jī)構(gòu)出售相關(guān)數(shù)據(jù)。

清除垃圾

掌握碎片行蹤后就可以通過改變碎片的運(yùn)行軌跡來避免撞擊，但碎片數(shù)量巨大，防范難度較高，且難以對付所有的碎片垃圾。

多個國家和一些私人公司正在測試多種移除太空垃圾的方法，其中包括發(fā)射捕捉太空垃圾的“魚叉”捕捉器、磁鐵和大網(wǎng)等。

歐洲2018年6月發(fā)射衛(wèi)星，測試太空垃圾清理回收的可能性。測試的關(guān)鍵技術(shù)包括：視覺導(dǎo)航系統(tǒng)、捕捉碎片的網(wǎng)和叉、迫使碎片減速后脫離軌道墜入大氣層的裝置。

這項(xiàng)稱為RemoveDebris任務(wù)的協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)是位于英國南部的薩里太空中心。

“太空魚叉”可以擊碎較大的太空垃圾，尺寸與鋼筆相仿。擊碎的垃圾通過垃圾搜集網(wǎng)和脫軌裝置進(jìn)入大氣層自行焚毀。

如果RemoveDebris裝置獲得成功，歐洲后續(xù)將啟動更多的任務(wù)，也希望商業(yè)機(jī)構(gòu)后續(xù)跟進(jìn)參與。

美國國家航空航天局在實(shí)驗(yàn)室以最高1700英里/小時的速度射出碎片，對試驗(yàn)板進(jìn)行測試

歐洲航天局選擇報廢的衛(wèi)星測試通過e.deorbit航天器將不受地面控制的物體安全地清除出繞地運(yùn)行軌道。

航天器上安裝了感應(yīng)器，以便安全接近衛(wèi)星，與國際空間站等受控制的物體對接。

2012年 2月，瑞士科學(xué)家啟動清理太空垃圾衛(wèi)星計劃，“清潔太空一號”衛(wèi)星的任務(wù)是在環(huán)繞地球運(yùn)行的過程中收集軌道上的太空垃圾，然后攜帶垃圾返回地球，而返程中這些垃圾會在大氣層焚毀。

2016年，日本發(fā)射“鸛”號貨運(yùn)飛船，為國際空間站運(yùn)送給養(yǎng)的同時，測試清除太空垃圾技術(shù)。

飛船在太空飛行途中釋放出一條金屬導(dǎo)索，使其吸附到太空垃圾的表面，通過金屬導(dǎo)索向其放電，利用物體在磁場中通電后會發(fā)生運(yùn)動的原理，讓其減速。在低于圍繞地球旋轉(zhuǎn)所需的速度后，墜入大氣層，與大氣層摩擦燒毀。

歐洲航天局計劃在2025年發(fā)起首次清除地球軌道碎片垃圾的太空任務(wù)。

英國太空署希望英國企業(yè)積極參與太空垃圾追蹤市場，目的是吸引更多衛(wèi)星運(yùn)營商到英國落戶。■