數以百萬計的太空垃圾圍繞地球「奔跑」!人類做如何打算?

超弦 發佈 2020-02-13T06:45:29+00:00

美國國家航空航天局2013年的報告稱,大約有50萬塊碎片至少有大理石那麼大,大約有2萬個物體有壘球那麼大或更大。

1月29日,兩顆報廢的衛星幾乎相撞,它們的擦肩而過(兩顆衛星相距約47米),儘管有驚無險,但是卻再次向人類敲響了警鐘,讓人們重新關注地球上空一個日益嚴重的問題:太空垃圾堆。

據統計,目前大約有2萬塊棒球大小或更大的太空碎片在繞地球軌道運行。,數以百萬計的物體組成了這個軌道上的垃圾場,在那裡,高速碎片的速度可以達到將近每小時18000英里(19000公里/小時),大約比子彈的速度快7倍,根據美國宇航局的說法。美國國家航空航天局(NASA) 2013年的報告稱,大約有50萬塊碎片至少有大理石那麼大,大約有2萬個物體有壘球那麼大或更大。

此外,被稱為立方體衛星的微型衛星的大量出現也加劇了太空垃圾的嚴重後果。這些4英寸(10厘米)長的立方體僅重3磅(1.4公斤),發射費用起價$40 000。根據洛斯阿拉莫斯國家實驗室(Los Alamos National Laboratory)的數據,私營企業用以委託他們收集數據,並提供網際網路和無線電服務。但是這毫無疑問加劇了太空垃圾的誕生。隨著空間擁堵的加劇,航空工程師們正在競相開發能夠防止碰撞的技術和系統,以保護工作中的衛星、未來的太空任務以及地面上的人和財產,比如電子牌照和火箭燃料重燃。

電子牌照

洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)的空間和遙感科學家大衛·帕爾默說,大約有5000顆衛星攜帶有效載荷進入地球軌道,但只有大約2000顆衛星處於活動狀態,並與地球進行通信,因此我們必須準確地確定衛星所屬Palmer是一個開發一種衛星電子牌照項目的首席研究員。所謂電子牌照,相當於衛星的身份牌,它可以幫助軌道飛行器在太空中定位它們的主人和位置,即使在衛星停止工作後也能定位。

所謂的「車牌」只有拼字遊戲的瓦片那麼大,小到連小小的立方體衛星都能攜帶。這種被稱為「極低資源光學識別器」(ELROI)的裝置能產生一種獨特的識別代碼——衛星許可證號碼,雷射每秒閃爍1000次。閃爍所產生的模式被轉換成序列代碼,可以被地面上的望遠鏡讀取,從而識別出衛星的主人和坐標。

因為ELROI是由它自己的太陽能電池供電的,它可以在衛星壽命結束後能夠繼續與地球「對話」。由於ELROI體積小,重量輕,不需要外部電源,所以它可以很容易地附著在沒有無線電發射器的太空硬體上,比如把衛星發射到太空的火箭,最後變成自由漂浮的垃圾。

因此來自極低資源光學識別器(ELROI)磁貼的信號可以幫助降低漂移的太空垃圾碎片之間發生碰撞的風險。通過為日益增多的空間碎片雲中的單個物體提供可跟蹤的數據,ELROI可以在防止碰撞方面發揮關鍵作用。它甚至可以監測工作衛星的無線電傳輸,並在通訊中斷時向操作員發出警報。

除了它的識別功能,它還可以作為一個低帶寬的診斷功能。因此,這也將有助於減少太空中損壞的衛星數量。車牌技術只是解決方案的一部分,還有一個火箭燃料的重燃。

火箭燃料重燃

真空點火試驗表明,火箭燃料可以在多次燃燒後重新點火。當火箭將衛星發射到軌道上時,它們通常會同時燃燒完所有的燃料。不過,洛斯阿拉莫斯實驗室的研究工程師尼克·達爾曼表示,在火箭中填充一種可以反覆重新點燃的燃料,可能會讓衛星免於太空墜毀。

負責開發這種新方法的項目負責人達爾曼(Dallmann)說:「我們在洛斯阿拉莫斯實驗室一直致力於製造一種固體火箭(一種使用固體燃料的火箭),你可以反覆使用它。」也就是說,即使在衛星進入軌道後仍能重新點燃火箭燃料,改變太空硬體的方向,以避免潛在的碰撞。

不過其實自20世紀60年代以來,科學家們就已經知道,在固體燃料火箭中對燃燒室進行快速減壓可以消除點火後的燃燒。而其中的難點是創造一個可重複使用的點火系統,並結合一個快速減壓燃料室的機制。另一個挑戰是如何重新點燃燃料,因為點火器通常在第一次燃燒時就被燒毀了。為了解決這個問題,科學家們決定不使用傳統的煙火點火器。相反,他們嘗試在燃燒室中把水分解成氫和氧,然後用電極點火產生火花。然後,研究人員通過減壓來撲滅燒傷。現在科學家們已經能夠把這種技術發展到可以在一個小型火箭中連續進行多次燒傷的程度。未來將在立方體衛星上進行多重燃燒,將大大減少衛星垃圾碰撞的幾率。


有興趣的朋友可以 直接用今日頭條app上方的搜索框輸入太空垃圾 就可以獲得你所需要的知識了!

關鍵字: