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人类如何清理太空垃圾

时间:2022-11-23 19:58:53
最佳答案

以下是我的解答,希望对您有帮助:需要一点点捕获~ 重获洁净无瑕的太空的N种方式

只有清除轨道上的大型物体才能避免未来航天的潜在威胁。可是治理空间环境比治理地面环境要困难得多,无论技术上或经济上,目前并没有可行的方式来清除这些太空垃圾,人们似乎重复走上了与地球环境相同的“先污染,后治理”的老路。据了解,一个太空飞行器若在600千米的高空飞行,它将围绕地球转25~30年,如果它位于1000千米的高度,则可飞行到4001年,如果再高,它几乎会成为永恒的物体。如今,太空中这种“长寿”垃圾越来越多,清除将是极其艰难的。

多年来,各国科研人员一直在积极探索解决太空垃圾的问题。除了呼吁人类提高太空环保意识外,宇航专家们提出了许多对策。

“金钟罩铁布衫” 早在1947年,美国科学家惠普耳就提出了保护航天器免受高速飞行的太空垃圾袭击的方法。为了代替镶嵌在航天器表面越来越厚的保护层,惠普耳建议在保护层前安装一层防护屏,当太空垃圾与防护屏发生碰撞时,防护屏被击碎,同时太空垃圾也被撞碎变成粉末,从而解除了对航天器的威胁。2007年5月,国际空间站上的两名俄罗斯宇航员经过5个半小时的太空行走,为空间站安装金属遮蔽罩,减少太空垃圾对空间站的威胁。每个遮蔽罩重9千克,宽0.6米、长0.9米。防护屏的一个重要特点是在网状的防护屏上还涂了一层特殊材料,当太空碎片与其发生碰撞时,碰撞产生的能量使其与太空垃圾发生爆炸式的化学反应,促进了太空碎片变成粉末的过程。网状防护屏还能使与其碰撞的太空碎片横向面积增大,降低碰撞的强度。据估计,如果俄罗斯为空间站建造的设备完成防护升级,空间站被太空垃圾撞毁的风险将从9%降至5%。

“自杀卫星” 英国萨里大学的科学家们,最近就发明了“太空清道夫”卫星。它的体积只有足球那么小,重量仅为5.9千克,配备四个小型摄影机。一旦侦察到太空垃圾,它便依附在垃圾上,然后将其推到大气层。这时卫星与垃圾都会被烧毁,同归于尽。这类自杀式卫星每个造价10万英镑。一旦这项技术发展成熟,萨里大学可能会与俄罗斯方面合作,利用俄境内的宇航设施发射首批试验眭“太空清道夫”卫星。美国科学家则设计出了一个名为“空间工友”的航天器,它由12只空间“垃圾箱”组成,将在地球同步轨道上运行。当太空中的废弃卫星或碎片飞过时,它由电脑控制的机械臂便会轻而易举地抓住目标,并放进“垃圾箱”,然后将其分割切碎,使其坠^地球大气层燃烧自毁。

“终结绳索” 据国外媒体报道,美国一家公司最近开发出了一种能够让报废卫星快速脱离近地轨道的新方法一“终结绳索”。它是一条长度为5千米的细导线,被绕成一个线圈放置在卫星内部。当卫星达到指定位置后,“终结绳索”便会自动打开。在电离层和地球磁场的共同作用下,这条绵延达5千米的导线上可产生持续的电流。如此一来,地球磁场会对其产生一种向下的拉力,进而牵动卫星逐渐下落。这一过程将一直持续到卫星重返大气层并在那里完全烧毁。据专家们测算,通过这种方法可非常简便和廉价地加快卫星从轨道上脱离的速度。还有一种与“终结绳索”类似的设备,它是在卫星上加上一个收集网,用一根5千米长的收集绳拖带。当卫星达到指定位置后,就松开收集长绳。在地球磁场作用下,网袋垂向地球一侧。在装进一定量的垃圾后,即坠人大气烧毁。这样,原来会绕地球飞行上百年的空间碎片,就能够在十几天内消除掉。

“激光扫帚” 国际空间站美国航空航天局正在试验一种“激光扫帚”,这一装置的主要功能是将可能运行在空间站轨道内的直径1至10厘米的太空垃圾扫除出轨道。“激光扫帚”锁定某个太空垃圾目标后,将发出一束激光,照射在太空垃圾背离地球的一端,使之部分升华为气体,就像喷气式飞机的原理一样,利用气体的反作用力推动剩余部分太空垃圾朝地球的方向运动,最终使其进入大气层,与大气产生强烈摩擦而燃烧,达到将它清除出国际空间站轨道的目的。

“轨道康复者” 为了给燃料用尽的卫星添加燃料或者对卫星进行维护维修,可以求助英国的“轨道康复者”和美国的“轨道快车”卫星。它们是卫星的拯救者,可使卫星的服务运转时间延长10年左右,从而变相减少了太空垃圾的产生。据统计,到2011年,80多颗在20世纪八九十年代发射的通信卫星的寿命将要结束。它们会是轨道康复者的救助对象。到2015年将有超过100颗卫星受到救助。

其他回答

有人也许会想到用激光打碎,这的确是科幻电影中的常见画面,而在现实世界之中也的确有人尝试这样去做了,早在2011年欧盟就投资了290万欧元并联合了9家激光技术企业组成了一个研发团队,进行激光技术清理太空垃圾的技术攻关,不过这项研究始终并不被航天科学家们所看好。
用激光打碎太空垃圾的设想源于一种军事武器,那就是“反卫星导弹”。
反卫星导弹是一种能够从地面、空中以及太空发射的,具有自动发现和跟踪目标能力的导弹,它主要用于摧毁卫星和其它航天器,目前世界上拥有反卫星导弹的国家只有三个,即中国、美国和俄罗斯。反卫星导弹虽然能够精准击中并摧毁卫星,但它有一个问题,那就是会将一个卫星变为无数个小型碎片,而这些小型碎片对于运行于地球轨道的其它航天器而言同样具有相当的危险性。激光打碎太空垃圾技术源于反卫星导弹,也存在与反卫星导弹相同的缺点,只能将太空垃圾碎片化,并不能彻底消灭,这就是它不被看好的原因。

在太空垃圾处理问题的研究上,欧洲向来都是比较积极的,在2018年的时候,他们就进行过关于绳网捕获卫星的试验。欧洲用于试验的卫星是“Remove DEBRIS”,这是一颗碎片清理卫星,试验开始后,这颗卫星先是发射了一颗小卫星,这颗小卫星展开了一个直径1米的充气式结构用以模仿真实的太空碎片,然后碎片清理卫星弹出了一个直径5米的绳网,准确地将这个小卫星捕获网中,之后只需要将其拖拽进地球大气层烧毁就可以了。

在地球轨道运行的卫星速度可是非常快的,时速可以达到上万公里。其实这种绳网的材料并没有什么特别,只是一种轻型聚乙烯材料,和普通的登山绳是一样的。普通的登山绳怎么能网住时速上万公里的卫星?就算是时速上百公里的火车也挡不住啊。太空垃圾虽然是高速运动的,但垃圾清理卫星也并非静止不动的,太空垃圾的速度虽然很快,但它与清理卫星的相对速度并不快,所以用绳网捕获是完全没有问题的。可见使用绳网捕获技术清理太空垃圾是一种不错的方案,那么除此之外是否还有其它清理太空垃圾的方法呢? 

除了将太空垃圾“捕获”,还有另一种方法,那就是使其“减速”。 

太空垃圾围绕地球运行是需要一定速度的,如果速度下降,它就会因地球引力的作用而坠入大气层并烧毁。2016年日本就测试过相关的太空垃圾清理技术,他们使用了一根金属导索向太空垃圾放电,致使太空垃圾减速并坠入大气层。不管使用哪种方法,清理太空垃圾都是一项繁琐的工作,所以除了清理之外,还应该设法断绝垃圾产生的源头,比如为所有卫星配备一种充气式的离轨帆,当卫星报废退役之后就打开离轨帆,从而实现降低高度坠入大气层并烧毁的目的。

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