科學家開發太空垃圾清理技術 讓衛星自毀(組圖)

2020-11-27 搜狐網

「終結繩索」太空垃圾清理技術可讓衛星降低高度墜入大氣層燃燒。

美國「長期探索太空飛行器」通過受到的垃圾顆粒撞擊,收集太空垃圾的信息。

太空垃圾在「和平號」太空站的太陽能板上留下斑駁的創痕。

  「立方帆」納米級衛星採用「自殺式攻擊」,將太空垃圾拖入大氣層與其同歸於盡。

  數量巨大定位難沒法掃 該怎樣防範  以躲為主,太空垃圾只能「繞著走」

  在設計和製造太空飛行器時,設計師應儘量少採用最後脫離母體的部件。科學家則應改善追蹤手段,更準確預測廢棄衛星的墜落時間。實際上,如果衛星仍有燃料和電力,科學家可以在海洋為其尋找一個安全墜落點,但通常的情況卻是既無燃料,也無電力。

  追蹤大塊太空垃圾相對較為容易,追蹤小到只有沙粒大小的太空垃圾則面臨很大挑戰。它們在飛行過程中能量不斷提高,與個頭不成比例,能夠對在軌太空飛行器帶來傷害,例如空間站。實際上,解決太空垃圾問題的手段並不多,防範太空垃圾以「躲」為主。

  一方面是太空垃圾與日俱增,另一方面由於太空垃圾都在各自不同的軌道上運轉,想要回收或是控制它們非常困難。迄今為止,人類只有一次主動成功處理太空垃圾的案例,即在1990年由「哥倫比亞」號太空梭將一顆廢舊衛星回收。

  為防止碰撞而對近地軌道附近的太空垃圾進行觀測被稱為空間警戒。美國空間監視網絡、俄羅斯空間監視系統等機構對約10釐米以上的較大太空垃圾進行編錄並實時監視,已被編錄的大於10釐米的太空垃圾已超過9000個,而1毫米以下的微小太空垃圾可能有幾百萬甚至幾千萬個。

  儘管人們設想可以用雷射產生的熱量氣化太空碎片,或者用高強度纖維編織的網絡攔截太空碎片等,但大多數方法尚未成熟到可以付諸實施。專家稱「真要是發現彗星、小行星來了,人類會想辦法的。但是對緩慢的威脅,比如太空垃圾問題,就只有心存僥倖了。目前防範太空垃圾還是以"躲"為主,或者等待它們自己進入大氣層燒毀。」

  開發太空垃圾清理技術

  有科學家建議藉助「終結繩索」讓衛星自毀。在衛星正常運行期間,把一根長度為5000米的細導線繞成一個線圈,放置在衛星內部。當接到地面指揮中心下達的衛星報廢指令時,這根「終結繩索」便會自動打開,產生巨大電流,形成電離層。電離層與地球磁場相互作用,使地球磁場形成向下的拉力。這種拉力會讓衛星降低軌道,只需幾個星期或幾個月便可墜入大氣層自行燃燒。該計劃獲得了美國宇航局和五角大樓的資金支持,目前已成功進行了數次失重條件下的試驗。

  據英國《新科學家》雜誌網絡版報導,由英國薩裡大學薩裡空間中心的科學家設計並研發,一個被稱為「立方帆」的納米級衛星具備著「自殺式襲擊」的功能。它重約3公斤,大小約為30釐米×10釐米,藉助太陽能的太陽帆作為動力推進系統,一旦帆上的攝像頭偵察到太空垃圾,便依附在垃圾上,使其速度降低,最後進入大氣層,與太空垃圾同歸於盡。

  五大太空垃圾

  很多太空物體都經歷了小心翼翼控制的死亡過程。2001年,俄羅斯的和平號空間站在人為控制下墜入大海。但其他太空垃圾遺棄到軌道中的廢舊火箭和衛星卻在非控制下墜落地球。美國宇航局表示,2010年平均每天有一個太空垃圾在無人控制情況下墜入大氣層,迄今為止,已經有近6000噸人造天體在墜落大氣層過程中「倖存」。以下盤點五大在墜落地球時上演驚人之旅的著名人造天體。

  俄羅斯  Zenit-3火箭油箱

  2001年,3月,一名徒步旅行者在美國科羅拉多州西北部一個坑中發現一個球形物體,摸上去仍是溫的。這個物體就是Zenit-3火箭的油箱。

  美國  德爾塔Ⅱ火箭組件

  1997年1月,俄克拉荷馬州的一名婦女夜晚外出時發現空中出現一條光帶,隨後感覺到肩膀被什麼東西輕拂。事後證明,這塊太空垃圾是1996年發射的美國德爾塔Ⅱ火箭的組件。這是迄今為止唯一一個已知砸到人的太空垃級。幸運的是,這名婦女並未受傷。

  前蘇聯  Kosmos954核動力衛星

  1978年1月,前蘇聯核動力偵察衛星Kosmos 954墜落加拿大北部地區,核動力發電機的放射性物質擴散面積達到數千平方公裡,但最後回收的危險碎片只有0.1%。

  前蘇聯  「禮炮7號」空間站

  1991年,在「禮炮7號」空間站脫離軌道向下移動時,前蘇聯工程師試圖控制空間站墜毀大西洋。他們的努力最終化為泡影,約合4萬公斤的空間站人類歷史上製造的最大的人造天體之一的碎片墜落阿根廷。

  歐洲  阿里安5火箭組件

  2000年,海濱流浪漢在德克薩斯州柯柏斯-克裡斯蒂海岸發現了歐洲阿里安5火箭的前端組件。當時,發現者差點將其改造成一個熱水浴缸。 (來源:信息時報)

(責任編輯:UN100)

相關焦點

  • 天舟一號大氣層自毀引關注,中國太空垃圾清理技術取得重大突破
    天舟一號大氣層自毀引關注,中國太空垃圾清理技術取得重大突破 發表於 2017-09-23 23:41:00   航天航空不管是什麼事情都是大家高度關注的,那麼天舟一號的升空自然是大家 關注的焦點了
  • 清理太空垃圾任重道遠 多種技術輪番登場
    為了實現進駐太空的夢想,各國紛紛投入大量人、財、物,研究航天技術、發射衛星、建立空間站,在航天技術日益發達的今天,去太空旅遊、在失重中漫步的夢想本已不再遙遠。2011年上半年,NASA的科學家還警告說太空垃圾的「臨界引爆點」正在來臨,並宣稱即使不再發射太空飛行器,到2055年,由碰撞所產生的新碎片數量也將超過落回地球和燃燒掉的碎片總數。     太空垃圾的確切數字一直在波動,這是因為一些碎片在重新進入軌道時會進行燃燒,並且產生新的碎片進入軌道。
  • 美國正開發立方體衛星 可自主清理太空垃圾
    美國正開發立方體衛星 可自主清理太空垃圾 原標題:   科技日報北京4月28日電 (記者張夢然)據美國太空網近日消息,一種小型太空飛行器將可在人類與太空垃圾的鬥爭中發揮巨大作用——美國工程師團隊目前正在研發名為OSCaR的立方體衛星
  • 日本利用電磁技術「清理太空垃圾」行動失敗
    【環球網科技綜合報導 記者陳健】2月8日消息,據海外媒體法新社報導,今日,日本官員尷尬的宣布,日本一項實驗性質、旨在清理地球軌道上的「太空垃圾」的行動,以失敗告終。據資料顯示,截至目前共有超過1億個太空垃圾漂浮在地球附近進行軌道運動,其中多數來自老舊衛星和火箭的碎片,對於未來人類探索太空之旅形成了威脅。日本方面在2016年12月,向一艘國際空間站的補給飛船裝配了達700米的實驗器,目的是在完成補給任務後,進行清理垃圾的實驗。
  • 太空垃圾或致同步衛星軌道報廢【2】
    美國宇航局科學家埃裡克·克裡斯帝安森曾成立一個超高速撞擊技術實驗室,用於研究和測試軌道物體遭到高速撞擊的結果,以此協助開發更牢固的材料或改進太空飛行器的設計,開發能讓太空飛行器免遭「流彈」襲擊的保護裝置。 美國宇航局的科學家們還曾提出了減緩太空垃圾堆積的指導意見。
  • 航天|清理太空垃圾,各國都有啥高招?
    據不完全統計,從1957年到2005年,世界各國發射成功了約6000個太空飛行器,其中俄羅斯3121個,美國1802個,其中通信衛星1671顆,遙感衛星2107顆,導航衛星384顆,科學衛星和試驗衛星1049顆,空間探測器140個。一些太空作業過程也會意外地遺留下太空垃圾。
  • 我在太空撿垃圾
    其中通信衛星1671顆,遙感衛星2107顆,導航衛星384顆,科學衛星和試驗衛星1049顆,空間探測器140個。另據美國關注科學家聯盟組織2007年初公布的世界衛星資料庫顯示,目前環繞地球飛行的共有近800顆各類衛星,其中413顆屬於美國。
  • 太空垃圾如何清理?用魚叉擊中太空垃圾碎片
    70公裡的速度發射「魚叉」擊中太空垃圾碎片一項名為RemoveDebris(清除碎片)的太空垃圾清理衛星項目通過關鍵測試,項目衛星用類似於魚叉的設備成功刺穿太空中的模擬碎片。據悉,該項目旨在清理目前環繞地球運行的數十萬塊太空垃圾。試驗的畫面顯示,這顆名為RemoveDebris的歐洲衛星將書寫筆大小的帶刺鈦矛試射到附在衛星短吊杆的一塊鋁質面板上。這個類似於魚叉的設備從冰箱大小的衛星上以每小時44英裡的速度射出,其拖著一根繩子猛烈刺穿了鋁質面板。
  • 雷射技術成清除太空垃圾有效手段
    他表示,目前地球同步軌道的太空垃圾汙染非常嚴重,即使不再發射任何太空飛行器,現有太空飛行器老化、報廢和毀壞也會導致太空垃圾「自我繁殖」。如果不解決太空垃圾問題,人類可能在未來20年內失去地球同步衛星軌道。  無論是採取躲避、防禦、減緩還是回收利用手段,都無法從根本上清除太空垃圾。滿天的太空垃圾終歸要得到徹底清理,開發太空垃圾清理技術勢在必行。
  • 馬斯克的衛星被曝3%已成太空垃圾,影響其他國家太空探索
    其後太空愛好者也擔憂,如果這些衛星成為擠佔軌道、成為太空垃圾,甚至成為「鎖死」地球的外殼怎麼辦?  凱斯勒現象,是美國航天局(NASA)的太空碎片研究專家唐納德·凱斯勒在1978年提出的一種理論。  他認為,如果地球低軌道的太空垃圾密度足夠高,將產生級聯碰撞:  一塊碎片被碰撞產生多個碎屑,這些碎屑又會與其他的太空垃圾繼續碰撞,產生更多的碎屑。
  • 太空垃圾汙染嚴重 同步衛星軌道受到威脅
    美國宇航局科學家埃裡克·克裡斯帝安森曾成立一個超高速撞擊技術實驗室,用於研究和測試軌道物體遭到高速撞擊的結果,以此協助開發更牢固的材料或改進太空飛行器的設計,開發能讓太空飛行器免遭「流彈」襲擊的保護裝置。   美國宇航局的科學家們還曾提出了減緩太空垃圾堆積的指導意見。
  • 獲歐盟資助,科學家們開始測試太空垃圾清理技術
    國際空間站周三部署了RemoveDEBRIS衛星,標誌著太空垃圾捕捉和清理新技術的首次測試。
  • 發射的衛星有3%成了太空垃圾,馬斯克該咋辦?-虎嗅網
    其後太空愛好者也擔憂,如果這些衛星成為擠佔軌道的太空垃圾,甚至成為「鎖死」地球的外殼怎麼辦?不僅影響別的國家探索太空,而且萬一地球有「危機」,出路就這樣被堵死了。他認為,如果地球低軌道的太空垃圾密度足夠高,將產生級聯碰撞。一塊碎片被碰撞產生多個碎屑,這些碎屑又會與其他的太空垃圾繼續碰撞,產生更多的碎屑。這會讓低軌道區域布滿太空垃圾,從而使低空衛星在這一區域很難存活,甚至會影響人類發射更高軌道的衛星。
  • 清理太空垃圾又有新招數
    這種飛行器在接近太空垃圾後,利用自身安裝的機械臂對太空垃圾進行抓取。而歐洲的「清理碎片」計劃,則試驗了綜合使用「網式」和「魚叉式」結構對太空垃圾進行捕捉的技術。這個計劃包含一顆實施碎片清理任務的主星和兩顆配合試驗任務的子星。這幾顆衛星與送往國際空間站的補給物資一起,在2018年4月4日由「龍」飛船送上國際空間站,並由國際空間站上的機械臂釋放到太空中。
  • 太空垃圾如何清理
    在太空中,一個拳頭大小的碎片撞擊到太空飛行器,相當於地面上一輛小汽車一百碼速度的撞擊——  太空垃圾如何清理  太空會飽和、會堵塞  空間碎片,就是人們通常說的太空垃圾,是人類空間活動的產物,包括完成任務的火箭箭體和衛星、火箭的噴射物、在執行航天任務過程中的拋棄物、空間物體之間碰撞產生的碎塊等,是空間環境的主要汙染源。  現在太空的狀態怎麼樣?國家航天局空間碎片監測與應用中心副主任劉靜分享了一組數據。
  • 立方體衛星將自主清理太空垃圾
    科技日報北京4月28日電 (記者張夢然)據美國太空網近日消息,一種小型太空飛行器將可在人類與太空垃圾的鬥爭中發揮巨大作用——美國工程師團隊目前正在研發名為OSCaR的立方體衛星,其能以低廉的成本搜尋和收集軌道上最危險的碎片,而且幾乎不需要地面人員的指導。
  • 太空垃圾雲正不斷擴大 或致同步衛星軌道報廢
    嚴密跟蹤 躲避垃圾  按照現有的技術,要完全清除太空碎片還是比較困難,且成本昂貴。因此,目前擁有衛星的國家應對太空垃圾還是以「躲」為主,或者等待它們自己進入大氣層燒毀。美國宇航局科學家埃裡克·克裡斯帝安森曾成立一個超高速撞擊技術實驗室,用於研究和測試軌道物體遭到高速撞擊的結果,以此協助開發更牢固的材料或改進太空飛行器的設計,開發能讓太空飛行器免遭「流彈」襲擊的保護裝置。  美國宇航局的科學家們還曾提出了減緩太空垃圾堆積的指導意見。
  • 歐空局「魚叉」清理太空垃圾試驗成功
    圖片來源:太空網  科技日報北京2月19日電 (實習記者胡定坤)日前,歐空局「碎片清理」(RemoveDebris)項目試驗取得成功,衛星發射「魚叉」成功捕獲目標。該技術為太空垃圾清理提供了新途徑,但其潛在軍事價值也讓人「毛骨悚然」。
  • 清理太空垃圾的「七大神器」
    隨著航天事業的發展,太空上開始出現越來越多的垃圾,如何清理他們已經成為新難題。下面就來介紹一下可以清理太空垃圾的「七大神器」。「太空彈弓」。為了節省燃料,美國德州農工大學提出「彈弓-衛星太空清掃器」能夠捕獲太空垃圾,再將太空垃圾投向地球大氣層燃燒,之後使用動量航行至下一個太空殘骸目標進行清除。2013年初,研究人員仍在審查這一設計方案。「立方太陽帆」。英國提議建造「立方太陽帆」,使用小型人造衛星帶動太陽帆捕獲太空殘骸至低軌道。
  • 為清理太空垃圾,中國第一個站出來,打造出「太空清潔工」!
    為清理太空垃圾,中國第一個站出來,打造出「太空清潔工」!判定一個國家的發達程度,可以從經濟、政治、科技等多領域觀察。這些年來,我們已經感受到中國正在慢慢變強,不再是以往的中國,實現自主獨立。曾經很多技術的研發都要依靠其他國家,如今完全可以實現自給自足,令其他國家刮目相看。