清除太空垃圾的八个奇思妙想

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所属分类:百科知识2015年

自1957年人类发射第一颗人造卫星至今,各国已发射了5000多颗卫星、火箭、探测器等航天器,同时形成了3000多吨围绕地球飞行的太空垃圾,而且这一数量还在不断增加。科学家指出,目前在低地球轨道上的太空垃圾密度已经或即将达到相互碰撞的临界点,清理太空垃圾迫在眉睫,世界各国的研究机构为此设想了多种富有创意的“扫垃圾”方案。
  1.激光“清道夫”
  澳大利亚科学家正在研发一种用激光处理太空垃圾的新方法,即从地球上发射激光来分解太空垃圾。其实,澳大利亚并不是最早开始此类试验的国家,此前美国就曾设想使用激光去推动垃圾碎片,使其偏离轨道。用激光清除太空垃圾主要有两种方式,对于微小的碎片,可以利用激光连续照射,使其熔化和气化;对于较大的碎片,可以照射某一点,产生类似于火箭喷射的反推力,使其改变轨道坠入大气层烧毁。
  2.太空“鱼叉”
  英国一家公司计划利用太空“鱼叉”来清理太空垃圾。这种“鱼叉”其实是一种“捕猎”卫星,它利用激光雷达制导系统定位太空垃圾,用气动装置控制“鱼叉”捕捉移动目标。“捕猎”卫星还能携带微型的子卫星,将捕捉到的太空垃圾推入地球大气层予以焚毁。
  3.太空“渔网”
  日本宇航研究开发机构(JAXA)和一家具有百年历史的渔网制作公司合作,计划打造一种直径可达数千米的巨大网具,把太空垃圾一网打尽。这个“渔网”由极细的金属丝缠绕编织而成,强度与韧性需要足以抵御太空垃圾的撞击。这一金属网将随卫星发射升空,进入太空后再展开,并沿地球轨道运行,一路上清扫所遇到的太空垃圾。在运行过程中,金属网将被逐渐充电,从而使其在地球磁场的影响下逐渐降低轨道,并最终坠入地球大气层。
  4.机械臂
  日本宇航研究开发机构还开发出了一款机器人“清洁工”,能够通过一支机械臂牢固地抓住报废的卫星等体积较大的太空垃圾,并将它们收集起来以抛入大气层烧毁。这款机器人重约140千克,由于其机械臂带有强力磁铁,可以将绕地球飞行的太空垃圾迅速制动,在此过程中,它需要一条长达数千米的电缆的支持。
  5.“自杀式”卫星
  前面介绍的用“渔网”、“鱼叉”、机械臂或者借助激光去清除太空垃圾的方法,成本可能将会非常高昂。英国科学家研发出一种名为“立方帆”的低成本清理太空垃圾的装置。“立方帆”其实是一种“自杀式”微型卫星,重量只有3千克,一次发射可以把多个这样的微型卫星送上太空。一旦锁定了摧毁目标,它就会展开风筝一般的太阳帆,依附在太空垃圾上来减慢其飞行速度,最后同归于尽。
  6.太空“清洁工”
  瑞士空间系统公司计划于2018年发射一颗该国科学家研制的“清洁太空”1号卫星,它将利用其拥有的灵活的触手,捕捉废弃卫星及火箭残骸等大型太空垃圾,并把它们带到地球大气层烧毁。新卫星的第一个任务就是回收两颗瑞士卫星。
  7.太空“风车”
  美国发明了一种巨大的风车式空间碎片清扫设备,用于处理直径小于1厘米的垃圾。这种太空“风车”有4个金属扇叶,每个扇叶长400米、宽45米。当垃圾与扇叶碰撞时,微小的垃圾碎片就嵌入了金属风叶从而达到清除的目的。即使稍大一点的垃圾打穿风叶,由于碰撞使碎片的速度大大降低,没有足够的速度来维持它继续环绕地球运动,因此将逐渐坠入地球大气层而烧毁。
  8.巨型气球
  与前面介绍的太空垃圾产生以后再用一些方法清除不同,这种方法是把报废卫星“拖拽”回地球大气层烧毁,根本不让其成为潜在的太空威胁。一般来说,让卫星在寿命期结束时点燃自身发动机,飞入大气层烧毁是可行的,但这需要让卫星携带额外的燃料,增加发射成本。新的更廉价的方法是,从卫星发射时就携带一个折叠气球,一旦卫星行将报废,气球内便会充满氦气或其他气体。一个直径37米的气球只需要一年的时间,就能将1200千克重的卫星从830千米的初始轨道上拉下来,使其坠入大气层内烧毁。这个气球方案的正式名称是“轻型轨道降低设备”,它适用于1500千米及以下的卫星轨道范围,覆盖了750千米~900千米的太空垃圾多发地带。
  【责任编辑】庞 云

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