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标题: 地球已被太空垃圾包裹，航天使命受到影响 [打印本页]

作者: 福满一生 时间: 2023-5-27 08:58
标题: 地球已被太空垃圾包裹，航天使命受到影响
来源：科技日报

　　虽然人类已经可以对部分太空垃圾举行有效的编目管理，但对于怎样批量处置惩罚太空垃圾，目前仍旧缺乏直接高效的办法。专家以为，要区分太空垃圾所处的轨道高低和体积大小，有针对性地接纳不同本领举行处置惩罚。
　　◎实习记者都芃　
　　不久前，一大块俄罗斯太空垃圾靠近国际空间站，导致国际空间站不得不举行机动规避，这也导致了宇航员原本预定的太空行走筹划被迫中断。而这种事故并非个例。2022年12月15日，俄罗斯“联盟MS-22”号飞船发生走漏事故，经检测发现该飞船存在一个0.8毫米的洞，可能是由微陨石或小块太空垃圾造成的。
　　近地轨道空间虽然广阔，但除了卫星以及飞行器外，实在早已遍布大大小小的太空垃圾，拥挤不堪。随着人类航天发射运动麋集举行，有可能会对航天使命造成损害的太空垃圾治理问题再次引发广泛关注。
　　微小的太空垃圾碎片数目可能上亿
　　假如能够给地球拍个全景图片，并将地球空间轨道上目前能够被监测到的空间碎片以及失效卫星等太空垃圾全部标记出来，我们将会看到一幅非常震撼的画面：地球已经被密密麻麻的太空垃圾包裹。
　　在这些太空垃圾中，既有小到须要以毫米计算的碎片，如航天器外部因剧烈的紫外线照射而脱落的油漆碎片等；也有长数米、重数吨的大型物体，如失效卫星、太阳能电池板等。
　　在太空垃圾的数目分布上，存在着体积越小、数目越多的规律。由于不同机构的统计方法并不同等，国际航天界对于空间轨道中存在的太空垃圾总量尚无准确定论。但大抵可以确定，目前空间轨道中直径在10厘米以上的太空垃圾不少于2万个，直径在1厘米以上、10厘米以下的太空垃圾则有数十万个，直径小于1厘米的则可能达到上亿个。
　　数目云云庞大的太空垃圾是有人故意乱扔的吗？答案当然是否定的。虽然国际空间站曾多次抛弃过氨罐、相机脚架等，以致还于2021年扔出过一块重约2.5吨的旧太阳能电池板，但这些物体在短暂绕地球旋转后便会落入地球大气，并在大气中燃烧殆尽，因此并不会成为长期在轨的太空垃圾。
　　国际宇航联空间运输委员会副主席杨宇光告诉科技日报记者，究竟上，除了少数因达到使用寿命或由于故障而失效的卫星等航天器外，大多数太空垃圾，尤其是数目巨大但体积微小的碎片垃圾，重要是由失效航天器解体或太空垃圾之间碰撞造成的。“失效航天器、大碎片解体或碰撞后会形成大量小碎片，小碎片之间还可能会继承发生碰撞，产生数目更多、体积更小的碎片。”杨宇光说，于是在一次次解体或碰撞中，大量太空垃圾被制造出来。
　　除了体积和数目之间存在相关关系，太空垃圾在轨道分布上也有一定规律。杨宇光表现，轨道高度在500—1000公里的地区是太空垃圾的“重灾区”，“起首这个范围内过去存在着大量卫星，相互之间发生碰撞的可能性较大。其次是这一范围内大气十分稀薄，物体绕地球旋转的速度下降缓慢，因此在短时间内很难离开原轨道，坠入大气。”而在轨道高度300—400公里地区，虽然也曾发射有大量卫星，但该地区内大气密度较高，太空垃圾会在相对较短的时间内受大气阻力影响低落高度，最后落入大气中烧毁。
　　将太空垃圾登记在册举行追踪管理
　　虽然太空垃圾已经将地球团团围住，但杨宇光告诉记者，目前国际上已经能够对大多数具有较大威胁的太空垃圾举行追踪编目，监测其运行轨迹，从而在航天运动中对其举行公道规避。
　　杨宇光先容道，目前追踪监测太空垃圾的本领重要有两种，分别为雷达观测和光电观测。雷达观测的原理是地面向天上发射无线电波，空间轨道中无论是正常工作的卫星照旧太空垃圾，都会将无线电波反射回地面。地面雷达站吸收到空间物体反射回的无线电波后，对其举行分析处置惩罚，便可实现对太空垃圾的发现、编目，以及对其位置、速度等运行信息的监测。
　　区别于传统的有源雷达，不久前，澳大利亚媒体报道了一种监测太空垃圾的新方法，使用的却是无源雷达。无源雷达自身不须要发射机来发射电磁波，重要依靠吸收他源反射的微波能量来对目标举行探测，通常拥有更高的灵敏度。由于地球上时时刻刻都在向太空中发射大量无线电波，其中一部分便会被太空垃圾反射回地面，进而被无源雷达吸收到，实现对太空垃圾的监测。杨宇光表现，该方法理论上或答应行，但现实应用效果怎样仍需进一步了解观察。
　　除了雷达观测，常见的监测太空垃圾的方法尚有光电观测。该本领重要使用光电望远镜观测空间轨道中的物体，重要装备有大视场空间碎片光电望远镜等，但通常其只能在物体反射太阳光的环境下才可实现观测。杨宇光表现，不管是哪种观测方法，目前都存在一定的范围性，尤其是对于微小太空垃圾的监测仍有较大瓶颈。他进一步先容道：“目前人类已经能够实现对位于较低轨道的、直径在1厘米以上，位于较高轨道的、直径在10厘米以上的空间物体举行追踪。但目前都是物体越大越容易监测，而太空垃圾则是体积越小的反而数目越多。”
　　本钱问题制约太空垃圾治理
　　看得见，但不一定“摸”得着。虽然人类已经可以对部分太空垃圾举行有效的编目管理，但对于怎样批量处置惩罚这些太空垃圾，目前仍旧缺乏直接高效的办法。杨宇光表现，直接捕捉太空垃圾举行网络处置惩罚，当然是人们能够想到的最简朴且直接的办法，但却也是本钱最高的办法之一。“太空垃圾都处在不同轨道上，假如要靠近它们就须要不断变轨，变轨就须要消耗推进剂，本钱太高。因此这种办法无法用于批量处置惩罚太空垃圾。”
　　杨宇光给出了他以为未来处置惩罚太空垃圾可能行之有效的办法，起主要区分太空垃圾所处的轨道高低和体积大小，有针对性地接纳不同本领。由于空间物体绕地球运行的轨道高度与其环绕速度有关，当其速度低落后，其所能维持的轨道高度便会低落，因此轨道高度特别低的太空垃圾无须举行过多干预，其受到外层大气阻力后会逐渐低落速度，最后自主坠入大气，燃烧殆尽。
　　而对处于低轨道上部且体积较小的太空垃圾来说，杨宇光以为可以将携带半导体激光器的卫星发射到太空中，对体积较小的太空垃圾举行照射，高能量激光会将垃圾部分气化，蒸气的反作用力会减小其运行速度，从而缩短坠落时间。“假如这颗卫星可以绕地球旋转相当长的时间，那么只要它与太空垃圾擦肩而过，就可以对其举行照射。虽然一次照射的作用可能微乎其微，但若能反复多次照射，将会产生显著作用。”杨宇光增补道，而且半导体激光不依赖化学燃料，只须要靠卫星的太阳能电池板提供电力便可长久发挥作用。而对于体积较大的太空垃圾，由于其本身数目较少，因此派出航天器对其举行捕捉清除大概是可行的方案之一。
　　但捕捉之后如那里理？杨宇光以为，将其直接“扔”回大气层内并不可取，“那同样须要消耗大量能量，也是不划算的。”他指出，可以在捕捉后给其加装离轨帆，帮助其快速离开轨道，坠入大气层。离轨帆是一种配置在卫星等航天器上，可在太空中实现自主睁开的薄膜结构。其质量非常轻，但薄膜帆面睁开后像一个“大风筝”，可以大大增长航天器的气动阻力，从而使其慢慢减速，逐渐离开原轨道。杨宇光表现，虽然目前有多种清理太空垃圾的本领方法被提出，但都面临本钱较高的问题，这一方面须要世界各国继承在技能上举行探索，另一方面各国也应携手建立更加公道有效的外层空间管理机制，合力应对太空垃圾问题。

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