雷射或成為太空垃圾「清道夫」

2020-11-27 中國科學院

把天上的垃圾射下來 讓它在大氣層燃燒掉

雷射或成為太空垃圾「清道夫」

2015-04-21 科技日報 劉園園

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太空垃圾的計算機模擬圖。

  雷射可能成為未來的太空垃圾清理工。日本理化研究所的科研人員近日提出解決太空垃圾問題的新辦法——用雷射把太空垃圾射下來,讓其在地球大氣層中燃燒掉。

  據美國基督教科學箴言報4月19日報導,日本科學家的新方法首先要使用國際空間站宇宙空間天文臺(EUSO)的特大視場望遠鏡來識別太空垃圾,然後用空間站中的光纖雷射器發射出強大的雷射脈衝把它們射下來。雷射脈衝會把太空垃圾打入地球大氣層中,讓它們在那裡燃燒掉。

  太空垃圾又稱太空碎片,指所有非功能性的人造殘骸,包括廢棄的衛星、火箭推進器以及其他碎片。在世界範圍內,科學家和企業提出過各種各樣移除太空垃圾的方法,涉及的工具也應有盡有:網子、機器人手臂、太陽帆、彈弓等等。新方法由於使用靈活的、輕量級的光纖雷射器來發射雷射脈衝,即使最小的太空碎片也可以被發現並射下來。

  日本理化研究所計算天體物理學實驗室首席科學家、太空垃圾研究項目負責人戎崎俊一說:「我們的提議與傳統基於地面的解決方式完全不同。我們相信這種操作性更強的辦法可以更精確、更快、更經濟地清理太空垃圾。」

  太空垃圾或環繞地球軌道運行,或重新進入大氣層。美國國家航空航天局估測,截至去年,地球軌道上運行著超過50萬片像玻璃球一樣或更大的太空碎片。很多碎片在以每小時1.75萬英裡的速度沿地球軌道運行,給所有的太空飛船,尤其是載人飛船帶來極大威脅。

  更加糟糕的是,這些太空垃圾互相碰撞後會產生更多碎片,新的碎片也會互相碰撞,繼續製造更多垃圾。這種效應就是所謂的「凱斯勒現象」,是以1978年首次描述它的美國宇航局科學家命名的。「凱斯勒現象」使太空垃圾形成可以自我維持的碎片群。這些碎片群不僅對衛星是災難性的,對太空人也是致命的——正如電影《地心引力》所描述的那樣。

  新方法讓清除太空垃圾多了一線希望。日本科學家正計劃在國際空間站進行實驗,以證明這一方法的可行性。戎崎俊一說:「未來我們可以設計出一種自由飛行器,讓它進入極地軌道800千米上空去執行清理太空垃圾的任務。這裡是太空垃圾最密集的地方。」


太空垃圾的計算機模擬圖。
  雷射可能成為未來的太空垃圾清理工。日本理化研究所的科研人員近日提出解決太空垃圾問題的新辦法——用雷射把太空垃圾射下來,讓其在地球大氣層中燃燒掉。
  據美國基督教科學箴言報4月19日報導,日本科學家的新方法首先要使用國際空間站宇宙空間天文臺(EUSO)的特大視場望遠鏡來識別太空垃圾,然後用空間站中的光纖雷射器發射出強大的雷射脈衝把它們射下來。雷射脈衝會把太空垃圾打入地球大氣層中,讓它們在那裡燃燒掉。
  太空垃圾又稱太空碎片,指所有非功能性的人造殘骸,包括廢棄的衛星、火箭推進器以及其他碎片。在世界範圍內,科學家和企業提出過各種各樣移除太空垃圾的方法,涉及的工具也應有盡有:網子、機器人手臂、太陽帆、彈弓等等。新方法由於使用靈活的、輕量級的光纖雷射器來發射雷射脈衝,即使最小的太空碎片也可以被發現並射下來。
  日本理化研究所計算天體物理學實驗室首席科學家、太空垃圾研究項目負責人戎崎俊一說:「我們的提議與傳統基於地面的解決方式完全不同。我們相信這種操作性更強的辦法可以更精確、更快、更經濟地清理太空垃圾。」
  太空垃圾或環繞地球軌道運行,或重新進入大氣層。美國國家航空航天局估測,截至去年,地球軌道上運行著超過50萬片像玻璃球一樣或更大的太空碎片。很多碎片在以每小時1.75萬英裡的速度沿地球軌道運行,給所有的太空飛船,尤其是載人飛船帶來極大威脅。
  更加糟糕的是,這些太空垃圾互相碰撞後會產生更多碎片,新的碎片也會互相碰撞,繼續製造更多垃圾。這種效應就是所謂的「凱斯勒現象」,是以1978年首次描述它的美國宇航局科學家命名的。「凱斯勒現象」使太空垃圾形成可以自我維持的碎片群。這些碎片群不僅對衛星是災難性的,對太空人也是致命的——正如電影《地心引力》所描述的那樣。
  新方法讓清除太空垃圾多了一線希望。日本科學家正計劃在國際空間站進行實驗,以證明這一方法的可行性。戎崎俊一說:「未來我們可以設計出一種自由飛行器,讓它進入極地軌道800千米上空去執行清理太空垃圾的任務。這裡是太空垃圾最密集的地方。」

列印 責任編輯:侯茜

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    自此,一批又一批火箭將人造衛星送上太空。五十多年過去了,除了載人航天飛行器最後回到地球,其他上天的人造物體都圍繞地球運動著。那些曾經輝煌過的「金屬體」,伴隨著使命的結束,被遺棄在太空,變成了金屬碎片,最終成為「太空垃圾」的一部分。 2008年,歐洲航天局地面控制中心公布的電腦模擬圖像顯示,「太空垃圾」已經讓地球上空成了一個垃圾場。
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    太空飛行器上脫落下去的漆塊,甚至軌道上爆炸的火箭殘留下的發動機都能成為環繞地球運行的太空垃圾。太空垃圾的形成需要追溯到1957年10月4日,前蘇聯成功發射了世界上第一顆人造地球衛星「斯普特尼克1號」,它的廢棄是太空「白色汙染」的開始。隨之而來的就是太空垃圾大爆發。
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