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空间碎片是我们周围的,绕着地球速度高达每小时17500英里,大约是子弹速度的10倍。随着探索任务的增加和我们对卫星的依赖,与流氓碎片碰撞的风险也在增加。

之前的事故已经导致数千块额外的空间污染分散——其中许多太小以至于无法追踪。随着如此多的垃圾淹没地球的轨道圈,科学家警告说,如果我们不尽快采取措施,它的一些部分将无法再使用。

什么是空间碎片?

空间碎片是人类在太空中制造的一个废弃物体。大到足以追踪的例子包括退役的卫星、废弃的航天器和火箭残骸。

美国宇航局估计,目前在轨道上有超过50万个比大理石还大的废物。但是也有大量的碎片是由小于10厘米大小的碰撞和爆炸造成的。

即使是一个涂料芯片,每小时16,500英里时也会造成严重损坏。

那么,总共有多少空间碎片?我们无法确切地知道,而是美国空间监控网络估计2019年1月,超过1.28亿块碎片(小于1厘米)环绕地球运行。当以每小时17,500英里的速度飞行时,即使是一块油漆碎片也会造成严重的损害——危及宇航员的生命和功能空间物体的安全轨道。

超过500自1957年首次推出,碰撞,分手和爆炸已经发生在太空中。最着名的是铱星33碰撞2009年与一颗俄罗斯报废卫星的联系。未来发生碰撞的风险只会越来越大。

空间碎片解决方案

特别是在美国,太空垃圾是追踪由空军运营的太空监视网络。SSN在世界各地的不同地点有光学和雷达传感器,可以确定比垒球大的碎片的位置。

美国空军联合太空行动中心持续记录轨道上的太空碎片,并与其他国家分享这一信息。与空中交通管制有点类似,JSpOC会通知运营商潜在的碰撞。

与此同时,联邦通信委员会(Federal Communications Commission)负责对空间碎片实施监管措施。去年,FCC.投票要求从卫星运营商提供额外的安全披露,例如量化碰撞的风险以及在处理航天器处置成功的可能性。

这些机构共同努力,正在帮助保护价值数十亿美元的太空设备,尤其是国际空间站(International space Station)。国际空间站已经不得不改变其轨道有几次为了避免太空垃圾,这是解决问题的一个方法——尽管是短期的。更可持续的解决方案包括使用激光、渔网、鱼叉和远程控制车辆进行移除太空垃圾从轨道上。

被提议的激光方法涉及基于地面的激光“扫帚”,这将蒸发和破坏空间碎片。这将通过称为消融的过程来实现,其中通过加热物体的一侧足以改变其轨道的一侧来扫除碎屑。随着热量的延续,碎片抵达地球燃烧的大气。

在最近的测试中,鱼叉的使用显示出了希望。空中客车公司在英国的工程师开发了一种笔大小的钛棒,它成功地从宇宙飞船中发射,并附着在目标上RemoveDEBRIS项目。一旦附着在一块碎片上,希望是设备及其目标将在大气中燃烧。

自1957年第一颗人造卫星发射以来,太空中已经发生了500多次碰撞、解体和爆炸。

类似地,日本航空航天局(japan Aerospace Exploration Agency)发射了一个“太空网”,以测试其收集和销毁碎片的能力。当时的想法是,这个由铝和钢制成的网,会像磁铁一样吸引碎片,然后将其拉向地球大气层,但技术在2017年实验失败。尽管结果不成功,但欧洲航天局等其他组织仍在努力开发网站技术。

但科学家们对远程控制飞行器被部署来收集更大的太空垃圾的前景感到特别兴奋。一个即将到来的任务,叫做清除空间-1,是指导收费。

清理空间的使命

随着太空迅速成为人类最大的垃圾堆场,一群工程师正转向使用远程控制的飞行器来减轻污染。ClearSpace-1将试图清除一块更大的太空碎片,因为它可能导致碰撞,从而产生更多无法追踪的碎片。

“大多数小碎片实际上是由大碎片碎片事件造成的,”Luc Piguet,首席执行官和联合创始人ClearSpace解释说。“这意味着,如果你移走一大块碎片,你就移走了数千块潜在的未来碎片。”

一旦航天器与其目标对齐,它就会使用爪状臂捕获碎片。

这次任务的重点是捕获和移除一个被称为Vespa的二次有效载荷适配器,它是由火星探测器留在轨道上的维加火箭在2013年。通过与欧洲航天局的合作,他们希望到2025年实现这一目标,但这并不像听起来那么容易。

“最棘手的部分 - 将是捕获 - 将自动完成,”穆里尔理查德 - 诺卡说清除空间。“您正在尝试捕获的对象(是)翻滚......所以您需要认识到翻滚是什么,这样您就决定执行机动以将动作与对象的速度相匹配。”

一旦机器人航天器对准目标,它将使用爪状手臂捕获黄蜂,并将其带到地球大气层。这次任务将花费超过1亿美元。虽然这将是清除太空碎片的巨大进步,但ClearSpace团队认为这仅仅是个开始。

Richard-Noca说:“在我们真正证明捕获太空中不合作的物体是可行的之前,仍然存在疑问。”“所以,实际上,我们在这里推动的是边界。”

“如果你拆下一块大片碎片,你可以去除数千个潜在的未来碎片。”

Luc牌

在很多方面,我们仍处于探索太空的起点。而且有可能太空旅游乃至殖民化在地平线上,我们的野心铰接着我们首先清除道路的能力。

“时钟正在滴答,”仔猪说。“问题是,我们可以向世界各地和未来几代人提供什么样的贡献。”

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