太空残骸多数为贵重材料,不知能否回收利用?

文章作者:bianji3 | 2018-02-26
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     随着人类不断对太空开发,太空垃圾正日益成为一个严重的问题,这并非是科幻片中的场景了(《地心引力》就是讲述维修空间站的宇航员被陨石击中后太空求生的故事)。本来太空探索的各种活动就已经充满危险和挑战。为了避免太空垃圾的威胁,设计新型的太空飞行器,用于清理近地轨道附近的太空垃圾(来自地球太空工业中的废弃残骸和太空陨石),是这一最现实而又长远的计划(e.DeOrbit mission)的中前期目标。

格雷解释称,这些太空残骸是由非常特殊的材料制成,它们成本较高,很难制造,人们很容易将它们当作一种等待使用的资源。该观点产生的问题是如何有效地捕获和利用这些“资源”。

  格雷解释称,这些太空残骸是由非常特殊的材料制成,它们成本较高,很难制造,人们很容易将它们当作一种等待使用的资源。该观点产生的问题是如何有效地捕获和利用这些“资源”。

  据报道,地球轨道空间存在大量人造卫星,正是这些人造卫星,使我们生活在现代通讯时代,但同时地球轨道存在着数吨重的太空残骸。这些太空垃圾是否能作为一种资源呢?

  SpaceX公司前不久成功完成“猎鹰”重型火箭首次发射,这是该公司迄今研制最大的火箭。“猎鹰”重型火箭的首个载荷是斯拉跑车,计划将它的乘客——“星光侠(Starman)”,送入火星轨道空间。

  毋庸置疑,这一事件具有历史意义,然而,一些人注意到马斯克可能是在为漂浮在火星周围的太空垃圾做贡献。同时,谈及太空垃圾:这是重新评估地球不断增长太空垃圾的好时机。

  目前大约有50多万块太空残骸漂浮或者环绕地球运行,它们来自于不同来源,尽管大部分太空残骸源自过去70多年发射的卫星和火箭。据苏格兰斯特拉思克莱德大学机械、航空工程讲师斯图尔特·格雷(Stuart Grey)称,地球轨道上大约有2万多个可探测太空残骸,其直径大于10厘米。

  在可探测太空残骸中,仅有一半是碰撞产生的碎片残骸,大约四分之一太空残骸源自太空飞船,其余的太空残骸来自火箭和任务残骸。这些太空残骸的整体图像看起来更令人感到沮丧,格雷强调称,如果我们观察轨道上物体的质量,我们就会发现大约8000吨人造物体在地球轨道上运行。

  简而言之,从长远角度来看,地球周围漂浮的大量太空残骸是安全的,但如果我们以不同角度观察太空残骸呢?毕竟多数太空残骸是由建造火箭和人造卫星的贵重材料制造。因此,太空垃圾会成为一种仍未被利用的漂浮资源吗?

  格雷解释称,这些太空残骸是由非常特殊的材料制成,它们成本较高,很难制造,人们很容易将它们当作一种等待使用的资源。该观点产生的问题是如何有效地捕获和利用这些“资源”,处于近地轨道的太空残骸移动速度非常快,大约每秒7公里。这意味着我们很难捕捉到这些太空残骸,设计建造火箭用于太空残骸降速所需成本费用非常高。

     这并不是说,太空残骸就应当留在太空轨道。事实上,清理太空残骸的各种努力正在进行之中。目前正在开发的机制聚焦于非常简单的技术,并与几个世纪以来用于捕捉大型野生动物的技术相响应,例如:鱼叉和网。这些清除太空残骸的方案仍在测试之中,但有些任务已在不久的未来进行规划。例如:欧洲航天局的Deorbit任务。

  来自美国宇航局创新先进概念项目(NIAC)的科学家和工程师认为存在着某些相似之处:使用比人类头发直径更细薄太空飞船可以像张网收集太空残骸,其他专家考虑使用激光清除太空残骸。但所有这些概念仍很大程度停留在绘图板上。

 幸运的是,或者不幸的是,我们还有时间。地球轨道较高位置的太空残骸仍会停留很长时间,虽然低地球轨道的天体在数月或者数年内脱离轨道,位于较高轨道位置的物体,例如:全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System)将处于地球轨道中间,而人造卫星将处于地球同步轨道,仍能在轨道环绕运行数百年,甚至数千年时间。

 问题在于即使我们继续思考如何处于太空垃圾,我们仍然会继续为太空垃圾做贡献。不管我们是否找到一种利用太空垃圾作为资源的方法,我们必须要做些什么,尽可能早一些,而不是晚些时候。

   欧洲航天局(ESA)在失重环境下,测试了利用渔网捕捞太空垃圾的技术。在此次测试成功的基础上,ESA将于2021年在太空部署渔网。
   此次飞行目的是测试渔网(不同于传统渔网)捕获和移除废旧卫星,运载火箭碎片和其他漂浮在太空的人造碎片的能力。ESA的科学家们利用加拿大的“猎鹰”20飞机开展为期两天的试验。该飞机共做了21次抛物线飞行,形成短暂的无重力环境。每一次失重时间持续20秒。在这期间,科学家们用一个压缩空气喷射器发射渔网,射向卫星模型。这些渔网每个角都进行了加重处理,处于失重状态时就会缠住卫星。
“好消息是,这些渔网性能良好——以至于我们再次射击之前必须用刀才能割断这些渔网。”ESA工程师说。这次测试表明,在捕获卫星方面超轻渔网比编织出来的厚网更有效。ESA科学家还测试了机械臂,鱼叉和离子束,以便寻求移除碎片的最佳材料。

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