太空清洁工——空间碎片清理技术

太空清洁工——空间碎片清理技术
佚 名
【期刊名称】《发明与创新(中学时代)》脱硫装置
黄秋葵软胶囊【年(卷),期】2017(000)002防静电地垫
【总页数】2页(P7-8)
【正文语种】中 文
根据美国航空航天局统计,截至2016年10月4日,地球近地轨道范围内共有被监测的人造天体17817个,而最近的三个月就增加了88个,碎片垃圾增长的速度也越来越快,这导致地球看上去像被垃圾场包围了一样。如果你看过电影《地心引力》,就会知道那些四处乱飞的碎片有多危险。
空间碎片绝大多数分布在距地面2千米处(这是人类使用最频繁的低地球轨道),其运行速度为每秒7.8千米。它们如果与航天器发生超高速撞击,其相对撞击速度为每秒0千米到每秒1
5千米,平均撞击速度为每秒10千米。要知道地面上炮弹的速度最快也不到每秒2千米,所以空间碎片对航天器的安全和航天员的生命构成了巨大的威胁。
实际上,因为太空碎片的碰撞导致航天器被破坏的例子不胜枚举。1983年,“挑战者号”航天飞机与一块直径为0.2毫米的涂料碎片相撞,导致舷窗被损,只得提前返航。1986年,“阿丽亚娜号”火箭进入轨道后发生爆炸,产生564块残骸和2300多块小碎片,这些密集的“弹丸”直接导致两颗日本卫星失灵,之后也造成其他方面不小的破坏。如果大型残骸由于速度降低而进入大气层,一旦落到人口稠密区,后果将不堪设想。刷镀液
很长一段时间内,面对空间碎片对在轨航天器的威胁,各国更多的是采用被动措施防护、规避或预防新空间碎片的产生。然而,随着碎片的持续增加,越来越多的问题暴露出来,开展研究空间碎片清除技术渐渐被各国重视。
目前,已经提出的空间碎片清除技术主要有推移离轨、增阻离轨、捕获离轨、服务后重用以及自主离轨。推移离轨是一类重要的空间碎片清除方式,它利用激光、离子束、太阳辐射等能量束对空间碎片产生特定的作用力,使其离开原有的运行轨道,从而达到清除目的。目前典型的推移离轨有激光推移、离子束推移和太阳帆推移。捕虾笼>喷射装置
激光清除空间碎片的模式主要有直接烧蚀模式和烧蚀反喷模式。直接烧蚀模式主要针对微小空间碎片,利用强大的连续波激光照射碎片,使其温度升高至碎片的熔点甚至沸点后熔化或气化。烧蚀反喷模式主要针对较大的空间碎片,它利用高能脉冲激光束照射碎片表面,产生类似于火箭推进的“热物质射流”,使碎片产生一定的速度增量,进入大气层烧蚀,从而达到清除的目的。
其他推移离轨清除技术与此原理类似,只不过发射的粒子不同。例如太阳帆推离离轨是利用太阳光压推移碎片或残骸进入“坟墓轨道”。
随着推移离轨技术的不断发展,科学家发现增阻离轨清除技术也是一种不错的选择。它利用碎片的飞行阻力降低碎片的速度,进而缩短碎片的轨道寿命,使其在规定的时间内离轨、进入大气层。日本宇宙航空研究开发机构就计划以此方案开展清除实验,其想法是利用磁场中电流生力的原理,通过一根长700米的电线为碎片通电,对碎片产生作用力,使其速度降低后自动进入大气层销毁。
然而,利用大气层销毁碎片存在一定的风险。在清除系统方案的选择上,当前各国一致倾向于“捕获+离轨”式清除方案,其工作过程是:碎片清除器首先依靠跟踪定位系统逼近目标
碎片并进行捕获,依靠轨道转移系统将目标拖入大气层烧毁,或降低其轨道,待其日后自行衰减。
虽然各种各样的空间碎片清除技术不断出现,然而,目前各国对空间碎片环境“先污染后治理”还是“可持续发展”的态度并没有达成一致。越来越多的太空垃圾或许能提醒人们,在利用宇宙资源的同时,应该也要确保地球处在相对洁净、安全的环境下。(据中国科普博览)

本文发布于:2024-09-22 19:38:48,感谢您对本站的认可!

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标签:碎片   清除   空间   离轨
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