爱读书 探索 想要消灭太空垃圾该怎么做——使它减速还是加速?

想要消灭太空垃圾该怎么做——使它减速还是加速?

澳大利亚研究人员瞄准了围绕地球运行的数十万碎片。

想要消灭太空垃圾该怎么做——使它减速还是加速?-爱读书

图解 :数百万的空间垃圾,许多只是油漆斑点的大小,环绕地球轨道。图源:NASA

澳大利亚研究人员正在研制“猎杀者”卫星,旨在中和潜在的灾难性太空垃圾。

在《科学报告》杂志上发表的一篇论文中,由澳大利亚国立大学的罗德·博斯韦尔(Rod Boswell)领导的一个研究小组描述了一种利用单个电力推进装置产生两股等离子射流的飞行器。喷流不仅推动卫星前进,还可以直接向轨道上的碎片开火,使其减速,直至在地球大气层中温和地燃烧。

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并不是所有的太空垃圾都很大,比如2013年桑德拉·布洛克(Sandra Bullock)和她的同事在电影《地心引力》(Gravity)中看到的那些太空垃圾。虽然在近地轨道上有成千上万颗报废的卫星和比足球还大的碎片,但也有成千上万块比指甲还大的碎片,而且可能有上亿颗油漆斑点大小的微粒。

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所有这些物体都以接近每秒8公里的轨道速度运动,其动能足以破坏任何在其轨道上运行的卫星。这反过来又从碰撞中释放出更多的碎片,增加了更多碰撞的机会,导致一种称为“凯斯勒综合症”的失控连锁反应,将低地球轨道变成充满碎片的禁区。

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清除太空垃圾,特别是更大的碎片之前,是防止这种世界末日的关键。最简单的方法是减慢垃圾的速度,使其轨道高度下降。当它下降到距地球500公里的高度时,大气层的密度足以使它进一步减速,并最终在一两年内将其燃烧殆尽。

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人们提出了几种创造性的方法来减缓太空垃圾的速度。最先进的技术包括用鱼叉攻击它,或者在它周围撒网,然后用附加的拖帆减速,直到捕获者和捕获者都燃烧殆尽。

这样可以一次解决一块太空垃圾。但挑战的地方在于,太空垃圾的大部分是不受控制的,它们可能会旋转,使得身体接触成为一项危险的运动。理想情况下,清洁工会坐在离目标有一段距离的地方,并且永远不碰它,如果清洁工可以清除更多垃圾而不是一个,那么整个运作就会变得更划算。

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由博斯韦尔和他的同事设计的等离子动力卫星登场了。它利用超热、超快的电离气体推动自身进入轨道,但当被指向太空垃圾时,它也会根据牛顿第三定律推动太空垃圾并使其减速。

博斯韦尔解释了他的团队是怎样用“试验表明,你可以将等离子体从卫星的一端推出,将其推向垃圾,然后将其推出另一端,将垃圾发送到正确的方向。”

首先,对快速移动的碎片进行打磨是一个挑战。

“我称它为“猎杀者-杀手”卫星,因为它必须搜寻太空垃圾”博斯韦尔说。“从地面上你可以计算轨道轨迹,所以你知道在一定距离内,但之后它必须用自己的雷达找到垃圾。”

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双向等离子体喷射意味着卫星可以向太空垃圾发射等离子体冲击波,使其远离猎物,但同时向相反方向发射射流,保持距离不变。

一旦目标被充分的减速,捕猎者就可以自由的离开去寻找新的猎物,使用相同的等离子喷射装置。当猎人用完燃料时,任务结束。

到目前为止,博斯韦尔和他的同事已经在实验室空间模拟室中演示了卫星的设计。目前,已经有工作在进行中,以创建一个可以真实发射和测试的原型。

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图解:在电影“地心引力”中,高速太空垃圾摧毁了一艘载有桑德拉·布洛克、乔治·克鲁尼和其他演员的航天飞机。图源:艾伦·别列佐夫斯基/有线图像/盖蒂图像

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. Alan Duffy-三日

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