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地球已被太空垃圾包裹
時(shí)間:2023-01-05 09:24   來源:今日頭條   責(zé)任編輯:毛青青
  原標(biāo)題:地球已被太空垃圾包裹
 
  不久前,一大塊俄羅斯太空垃圾靠近國(guó)際空間站,導(dǎo)致國(guó)際空間站不得不進(jìn)行機(jī)動(dòng)規(guī)避,這也導(dǎo)致了宇航員原本預(yù)定的太空行走計(jì)劃被迫中斷。而這種事件并非個(gè)例。2022年12月15日,俄羅斯“聯(lián)盟MS-22”號(hào)飛船發(fā)生泄漏事件,經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)該飛船存在一個(gè)0.8毫米的洞,可能是由微隕石或小塊太空垃圾造成的。
 
  近地軌道空間雖然廣闊,但除了衛(wèi)星以及飛行器外,其實(shí)早已遍布大大小小的太空垃圾,擁擠不堪。隨著人類航天發(fā)射活動(dòng)密集進(jìn)行,有可能會(huì)對(duì)航天任務(wù)造成損害的太空垃圾治理問題再次引發(fā)廣泛關(guān)注。
 
  微小的太空垃圾碎片數(shù)量可能上億
 
  如果能夠給地球拍個(gè)全景圖片,并將地球空間軌道上目前能夠被監(jiān)測(cè)到的空間碎片以及失效衛(wèi)星等太空垃圾全部標(biāo)記出來,我們將會(huì)看到一幅非常震撼的畫面:地球已經(jīng)被密密麻麻的太空垃圾包裹。
 
  國(guó)際宇航聯(lián)空間運(yùn)輸委員會(huì)副主席楊宇光告訴科技日?qǐng)?bào)記者,事實(shí)上,除了少數(shù)因達(dá)到使用壽命或因?yàn)楣收隙У男l(wèi)星等航天器外,大多數(shù)太空垃圾,尤其是數(shù)量巨大但體積微小的碎片垃圾,主要是由失效航天器解體或太空垃圾之間碰撞造成的。“失效航天器、大碎片解體或碰撞后會(huì)形成大量小碎片,小碎片之間還可能會(huì)繼續(xù)發(fā)生碰撞,產(chǎn)生數(shù)量更多、體積更小的碎片。”楊宇光說,于是在一次次解體或碰撞中,大量太空垃圾被制造出來。
 
  除了體積和數(shù)量之間存在相關(guān)關(guān)系,太空垃圾在軌道分布上也有一定規(guī)律。楊宇光表示,軌道高度在500—1000公里的區(qū)域是太空垃圾的“重災(zāi)區(qū)”,“首先這個(gè)范圍內(nèi)過去存在著大量衛(wèi)星,互相之間發(fā)生碰撞的可能性較大。其次是這一范圍內(nèi)大氣十分稀薄,物體繞地球旋轉(zhuǎn)的速度下降緩慢,因此在短時(shí)間內(nèi)很難脫離原軌道,墜入大氣。”而在軌道高度300—400公里區(qū)域,雖然也曾發(fā)射有大量衛(wèi)星,但該區(qū)域內(nèi)大氣密度較高,太空垃圾會(huì)在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)受大氣阻力影響降低高度,最后落入大氣中燒毀。
 
  將太空垃圾登記在冊(cè)進(jìn)行追蹤管理
 
  雖然太空垃圾已經(jīng)將地球團(tuán)團(tuán)圍住,但楊宇光告訴記者,目前國(guó)際上已經(jīng)能夠?qū)Υ蠖鄶?shù)具有較大威脅的太空垃圾進(jìn)行追蹤編目,監(jiān)測(cè)其運(yùn)行軌跡,從而在航天活動(dòng)中對(duì)其進(jìn)行合理規(guī)避。
 
  楊宇光介紹道,目前追蹤監(jiān)測(cè)太空垃圾的手段主要有兩種,分別為雷達(dá)觀測(cè)和光電觀測(cè)。雷達(dá)觀測(cè)的原理是地面向天上發(fā)射無線電波,空間軌道中無論是正常工作的衛(wèi)星還是太空垃圾,都會(huì)將無線電波反射回地面。地面雷達(dá)站接收到空間物體反射回的無線電波后,對(duì)其進(jìn)行分析處理,便可實(shí)現(xiàn)對(duì)太空垃圾的發(fā)現(xiàn)、編目,以及對(duì)其位置、速度等運(yùn)行信息的監(jiān)測(cè)。
 
  成本問題制約太空垃圾治理
 
  看得見,但不一定“摸”得著。雖然人類已經(jīng)可以對(duì)部分太空垃圾進(jìn)行有效的編目管理,但對(duì)于如何批量處理這些太空垃圾,目前仍然缺乏直接高效的辦法。楊宇光表示,直接捕獲太空垃圾進(jìn)行收集處理,當(dāng)然是人們能夠想到的最簡(jiǎn)單且直接的辦法,但卻也是成本 的辦法之一。“太空垃圾都處在不同軌道上,如果要靠近它們就需要不斷變軌,變軌就需要消耗推進(jìn)劑,成本太高。因此這種辦法無法用于批量處理太空垃圾。”
 
  楊宇光給出了他認(rèn)為未來處理太空垃圾可能行之有效的辦法,首先要區(qū)分太空垃圾所處的軌道高低和體積大小,有針對(duì)性地采取不同手段。由于空間物體繞地球運(yùn)行的軌道高度與其環(huán)繞速度有關(guān),當(dāng)其速度降低后,其所能維持的軌道高度便會(huì)降低,因此軌道高度特別低的太空垃圾無須進(jìn)行過多干預(yù),其受到外層大氣阻力后會(huì)逐漸降低速度,最后自主墜入大氣,燃燒殆盡。
 
  而對(duì)處于低軌道上部且體積較小的太空垃圾來說,楊宇光認(rèn)為可以將攜帶半導(dǎo)體激光器的衛(wèi)星發(fā)射到太空中,對(duì)體積較小的太空垃圾進(jìn)行照射,高能量激光會(huì)將垃圾部分氣化,蒸氣的反作用力會(huì)減小其運(yùn)行速度,從而縮短墜落時(shí)間。“假如這顆衛(wèi)星可以繞地球旋轉(zhuǎn)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間,那么只要它與太空垃圾擦肩而過,就可以對(duì)其進(jìn)行照射。雖然一次照射的作用可能微乎其微,但若能反復(fù)多次照射,將會(huì)產(chǎn)生顯著作用。”楊宇光補(bǔ)充道,并且半導(dǎo)體激光不依賴化學(xué)燃料,只需要靠衛(wèi)星的太陽能電池板提供電力便可長(zhǎng)久發(fā)揮作用。而對(duì)于體積較大的太空垃圾,由于其本身數(shù)量較少,因此派出航天器對(duì)其進(jìn)行捕捉清除或許是可行的方案之一。
 
  但捕獲之后如何處理?楊宇光認(rèn)為,將其直接“扔”回大氣層內(nèi)并不可取,“那同樣需要消耗大量能量,也是不劃算的。”他指出,可以在捕獲后給其加裝離軌帆,幫助其快速脫離軌道,墜入大氣層。離軌帆是一種配置在衛(wèi)星等航天器上,可在太空中實(shí)現(xiàn)自主展開的薄膜結(jié)構(gòu)。其質(zhì)量非常輕,但薄膜帆面展開后像一個(gè)“大風(fēng)箏”,可以大大增加航天器的氣動(dòng)阻力,從而使其慢慢減速,逐漸脫離原軌道。楊宇光表示,雖然目前有多種清理太空垃圾的手段方法被提出,但都面臨成本較高的問題,這一方面需要世界各國(guó)繼續(xù)在技術(shù)上進(jìn)行探索,另一方面各國(guó)也應(yīng)攜手建立更加合理有效的外層空間管理機(jī)制,合力應(yīng)對(duì)太空垃圾問題。

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