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太空垃圾:在大漩涡中清出一条道路
随着影院重新开放,《星际穿越》重映的消息也再次触动了影迷们敏感的神经。短短几天,各大影院的余票就销售一空。《星际穿越》口碑屹立不倒的秘诀到底是什么?可能既得益于诺兰那高超的导演技巧和对于细节异于常人的苛刻追求,也来源于人们对于静谧太空的无尽遐想和神往。
然而真实的太空并不是“一尘不染”!成千上万吨漂浮在地球轨道上的太空垃圾,对于美国国家航空航天局、印度空间研究组织和欧洲航天局等太空机构和研究机构来说,是一个日益严重的问题。现在,这颗重达7000吨的碎片已经接近了终点,人们正在努力寻找一种有效的方法来清除这些人为产生的碎片,并将其对太空探索进程的威胁降到最低。
什么是太空垃圾?
What is space junk?
空间碎片由大量废弃、破碎的物体和碎片组成,其中包括旧卫星和报废的火箭级的残骸,以及解体、侵蚀和碰撞后产生的不可估量的碎片。
这些残骸对航天器和卫星的安全和结构完整性构成重大威胁。在时速高达35000英里/小时的情况下,即使是最细小的金属片也有可能造成严重损害。随着担忧的加剧,许多机构和组织的科学家一致认为,为了维护我们在太空上的利益,迫切需要找到一个解决方案。
太空垃圾的规模有多大?
What is the scale of the space junk problem?
据估计,目前在轨道上大约有70万个大小超过1厘米的物体,再加上它们的高速运动,发生碰撞的可能性是非常大的。
目前,美国国家航空航天局正与美国国防部合作监测2万多个物体,以追踪太空垃圾碎片的位置和轨迹,尽管他们在追踪除更大的碎片之外的任何物体方面同样面临着巨大的困难。事实上,最近卫星被尺寸太小而无法监测的物体击中而造成损害的例子,使太空垃圾的危害成为人们关注的焦点。
在短期内这一问题不太可能得到缓解,随着绕地球运行的太空垃圾数量激增,进一步增加碰撞的可能性,进而产生更多绕地球运行的垃圾,如此反复。
近年来,卫星制造业的制造成本大幅下降,这片并不空旷的空间将变得更加繁忙。这一举措将建造大型卫星群,并在不久的将来将数千颗新卫星部署到近地轨道,进一步增加快速移动空间碎片目标的数量。
捕获并安全清除太空垃圾
Capturing and safely removing space junk
然而,各种系统和设备正在开发和测试中,很可能会让天平重新向有利于我们的这边倾斜。“清除残骸”是一项旨在测试一系列太空中潜在的碎片清除系统的项目,旨在在实际环境中直面日益增长的太空垃圾风险。
该项目涉及一个由欧洲委员会资助的国际联合体,由萨里太空中心(SSC)牵头,包括航空航天制造商空中客车公司(Airbus),以及法国、瑞士和南非的主要研究和工业机构,正在着手对各种收集和安全处理漂浮的太空垃圾的方法和新技术进行综合评估。
简单但有效的解决方案
A simple but effective solution
这个看似简单的概念是用一张大网捕捉和吸引碎片,这是该联合体正在探索的一项拟议技术。就像一个巨大的渔网,它将通过一颗从“航母”上发射的卫星来部署。同样地,还是以捕鱼来比喻,鱼叉可以用来一种叉住更大的物体。
在“清除残骸”项目中,一个巨大的网被发射到一个充当人造太空垃圾的萨里航空中心的微型卫星上
一旦被捕获,这些被鱼叉叉住或网捕获的垃圾物体会被航母拖回地球并脱离轨道,然后在返回大气层时被烧掉。
在测试过程中,萨里航天中心的小型卫星,被称为微型卫星,将作为人造太空垃圾被渔网和鱼叉捕获。“清除残骸”项目的结论将为太空探索的长期发展提供宝贵的信息。最终,它为更安全的太空飞行铺平了道路,为卫星和轨道空间站提供一些防御措施,使其免受快速移动的空间碎片带来的结构破坏和生命危险。
克服在太空工作的障碍
Overcoming the obstacles to working in space
在太空工作面临着独特的挑战。地球轨道之外的恶劣运行条件可能是无法预测的并且极端的,这意味着所有的卫星和航天器技术都需要非常坚固耐用,能够承受发射时产生的冲击,以及极端的温度、冲击和振动。此外,将萨里航天中心的超小型微型卫星纳入项目的额外复杂性突出了选择最合适的组成部件所涉及的工程挑战的复杂性和规模。
尖端立方体卫星技术
Cutting edge CubeSat technology
在过去的六年里,高可靠性连接器供应商Harwin一直与萨里航天中心合作开发其尖端的微型卫星技术,为其提供非常先进的Gecko系列连接组件。这些连接器具备在恶劣环境中保持持续运行的可靠性,并且体积小、重量轻,足以满足萨里航天中心的特殊要求。
“清除残骸”项目将于今年某个时候搭载SpaceX火箭前往国际空间站,准备开始其太空测试。因此,它是首次测试太空碎片清除技术的任务,承载着我们对太空探索更安全、更有序的未来的希望和渴望。