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《遗祸人类的太空垃圾》
如何处理太空垃圾
徐文倩    来源社团:山东大学科普协会
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怎样消除这种天外飞来的横祸?这是当前航天科学亟待解决的问题之一,尽管没有多少有效办法,但航天飞机的发射成功,却为人们开辟一条妙手捉星的途径。例如1983年6月1984年9月和11月,美国航天飞机已在太空先后捕捉了六颗失效卫星,在机舱内应急修理后再释放出去,或带回地球。这种方法不仅延长了卫星寿命,提高卫星的利用率,也为扫除太空垃圾开辟了一条道路。

此外,现在通用的做法是用光学望远镜观测高太空轨道,用雷达探测低轨道,对各种太空垃圾监督和预警。当太空垃圾可能与国际空间站或者是卫星等发生碰撞时,使航天器改变运行轨道,从而躲避开卫星等,避免了碰撞。加固航天器表面对于一些小型碎片和微流星也可以起到一定程度上的保护作用,但是这种做法用一定局限性,增加他们的护甲意味着需要使航天器增加更多的质量,大大增加了航天器发射的资金消耗,而且这种材料的选取也是一个大问题,我们需要一种更轻便更能抵抗碰撞的新型材料。

下面,我们来看看各个国家的最新应对措施。

美国宇航局提出了一项“清理”近地太空的激进方法。美国密歇根大学的一个科研组正在研究一种利用气体“脉冲”射击太空碎片的新技术。这种被提议的新系统名叫太空碎片清除系统,它将通过把大气气体脉冲发射到目标碎片必经路线上,增加太空垃圾的摩擦力,令其下降坠落到地球大气层里。

美国麻省理工学院研发了一种激光偏振检测新技术,可以确定太空垃圾的位置并分析其成分。涂料的反射光偏振模式与金属侣有明显区别,因此可以通过识别激光来检测材料对光的偏振效应。研究人员设计了一台激光偏振仪,可以通过不同的偏振状态区别不同的材料。下一步研究人员将建立一个包含各种材料偏振特征的数据库,在现有激光雷达上装载滤波器,能够直接检测太空垃圾的偏振状态,通过与特征库的数据比对,能够确定太空垃圾的构成。

美国德州农工大学提出“弹弓-卫星太空清扫器”,能够捕获太空垃圾,再将太空垃圾投向地球大气层燃烧,之后使用动量航行至下一个太空残骸目标进行清除。

美国斯坦福大学和NASA喷气推进实验室还共同研发了一款机器人,叫做“壁虎漫步”机器人,是研究人员由壁虎附在墙上获得的启发,研制出一种粘合物使用在攀登机器人上,有助于缓解太空垃圾问题。这个机器人现在经过实验室和零重力环境下的实验,证明一片相对较小的粘合物质就可以拖动一个重达300公斤的机器人。该设计还将要使用更坚固的材料来制作,并将在国际空间站进行实验。

英国提议建造“立方太阳帆”,使用小型人造卫星带动太阳帆捕获太空残骸至低轨道。另外,英国萨里卫星技术公司(SSTL)的研究人员设计一种用于小卫星的微型电力推进器,可以将卫星安全带回地球大气层,在空中烧尽,从而避免产生太空垃圾,控制低空轨道的卫星拥挤状况。这项技术还可以将小卫星送到更远的太空。

中国启动了“空间碎片行动计划”,目前国内确定了以数据库为载体的“空间碎片探测预警工程”、以防护设计专家为载体的“空间碎片防护工程”和以空间碎片减缓设计标准为载体的“空间环境保护工程”。此外,“中国科学院空间目标与碎片观测研究中心”在中科院紫金山天文台成立,将为中国在空间航天领域建起安全预警系统。

日本本州岛冈山县的一台远程控制雷达起开始工作,该雷达主要作用是跟踪太空垃圾的移动。这是世界上第一台专门用来跟踪太空垃圾移动的雷达,该雷达将由位于日本大阪附近茨城的航天中心进行远距离控制。此外,他们还提出了“太空系链”策略来消除太空垃圾。电动系链的电流可以减缓人造卫星碎片的速度,减速的人造卫星碎片可以逐渐降落到地面上,燃烧殆尽。

日本科学家使用国际空间站宇宙空间天文台(EUSO)的特大视场望远镜来识别太空垃圾, 然后用空间站中的光纤激光器发射出强大的激光脉冲把它们射下来。激光脉冲会把太空垃圾打入地球大气层中, 让它们在那里燃烧掉。日本理化研究所计算天体物理学实验室首席科学家、 太空垃圾研究项目负责人戎崎俊一说 :“我们的提议与传统基于地面的解决方式完全不同。我们相信这种操作性更强的办法可以更精确、 更快、 更经济地清理太空垃圾。

澳大利亚科学家与日本科学家类似,他们正在研究从地球发射激光,分解围绕地球的太空垃圾,主要原理是用激光减小它们的运转速度,让其最后坠入大气层烧毁。澳大利亚政府宣布将要拿出2000万美元用于合作研究用激光对太空垃圾进行定位、跟踪并最后移除。预计总投入9000万美元。

瑞士科学家计划研发犹如家用吸尘机的装置,或像水母触须一样的打扫卫星,为外层空间大扫除,清理废弃卫星及火箭残骸等太空垃圾。该卫星名为“清洁太空一号”,预计造价1,000万瑞郎(约合人民币6856.4万元),将于3至5年内发射。它可以利用柔软可弯曲的“触须”清扫并抓住太空垃圾,而后将其抛向地球大气层,使其在穿越大气层的过程中燃烧殆尽。它能够以超过28000千米的速度环绕地球飞行,进而清除地球轨道中的太空垃圾。新卫星第一个任务是回收两枚分别于2009年及2010年发射的瑞士卫星。

各个国家诸如此类的研究还有很多很多,这里就不一一列举了。全世界的众多有志科学家正在为太空垃圾的处置问题呕心沥血,孜孜不倦地进行科学研究,提出合理的方案。相信在全人类的关注与努力下,我们一定可以建设一个清洁有序的太空!

-完-
我要评论
飞天 2018-01-08 13:31
哇,这篇文章写得有深度。中国准备建立天宫一号空间站,神八神九神十进行空间对接探索,2020以后建立空间站,对于月球在2020年完成嫦娥工程三期后载人登月将会成为第四期工程,对于火星,萤火一号已经发射,太空发展前景令人向往,对空间环境和深空探测越来越引起人们的关注。向文章的作者点赞!
笑笑 2018-01-06 17:02
这篇写得真棒,真给力,个人适合读这类风格的作品,清晰、详细且切中要害,垃圾的终极处理办法是弹射到深空么,是回收呢?一时间问题集结于此……
科普作品
遗祸人类的太空垃圾
| 目录  (共8章)
评委点评 评语汇总

太空垃圾不是一个新话题,在时效性、创新性上有欠缺,但作品表述在科学性上没有明显瑕疵,文字总体通畅。如果能在文章最后部分加一段作者表明写作此文的旨意的总结性的话,则文章的立意会高一点。

2018-01-04 19:30 江世亮 ——

写得非常专业,真的难以想象一位青年有如此广博的知识、宽广的视野!作者对什么是太空垃圾、太空垃圾如何产生、如何处理、如何减少投放等问题娓娓道来,逻辑性强,结构严谨,通俗易懂,是一篇科普佳作。

2018-01-04 21:22 匿名 ——

看得出来作者搜集了很多素材资料,应该花了不少功夫。读完虽然能收获不少,但总觉得缺少一些核心的思想表达,有些缺憾。

2018-01-09 17:34 匿名 ——

非常标准的一篇科普文章,把太空垃圾的产生、危害、应对方式和一些趣闻都囊括了进来。读起来非常流畅。美中不足文中的资料数据略显陈旧,都是2013年之前的数据和故事(包括电影《太空救援》)。

2018-01-24 17:32 匿名 ——

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