太空垃圾量达临界点 清扫工作还看“吃豆人”


  清扫太空垃圾,用什么办法好呢太阳帆、地面激光,还有网和抓钩……迄今,科学家想了很多招儿,各有利弊日前瑞士科学家想出了一个更为有效的法子——发射“吃豆人”吞噬太空垃圾碎片   垃圾量达临界点   自从人类历史上第一颗人造卫星“史普特尼克”(Sputnik)于1957年10月4日上天,不计其数的空间飞行器发射到太空因种种原因,有些空间飞行器不能按计划返回或者遗失了某些零件(如多级火箭分离产生碎片等),它们在太空中漫无目的地漂移,形成了地球轨道上巨大的垃圾场   目前,航天器数量已经超过近地轨道临界密度限制,这意味着即使没有更多的卫星进入这个区域,空间碎片的水平也将继续上升如果空间系统继续以目前的速度发射,不久就会出现美国科学家唐纳德·凯斯勒于1978年首次提出的凯斯勒综合征,即当太空垃圾过于密集,如果一颗卫星偏离轨道或者遭到一颗流星撞击,事故将产生连锁反应,进而有大量卫星被毁,产生更多的太空垃圾,对国际空间站等航天器的安全构成威胁   据观测,目前绕着地球飞行的大于1厘米的碎片超过67万块,其中1.6万块大于10厘米这些太空垃圾碎片以7公里/秒的速度移动,成为强大炮弹即使是几毫米的碎片,也可能会穿透国际空间站的外壳为躲避一大块卫星残片,2012年国际空间站上的6名宇航员不得不暂避逃生舱而随着地球轨道变得更加拥挤,碰撞事件愈加可能发生   2012年,美国国家航空航天局(NASA)公布的一份报告显示,环绕地球轨道的太空垃圾数量已经达到一个临界点,足以给航天器离开地球带来困难负责撰写这份报告的退休高级科学家唐纳德·凯斯勒表示:“我们已经失去了对这个空间环境的控制”   撒开一张锥形网   清除空间碎片仅仅依靠降低卫星发射的数量远远不够,为了维持可持续的太空环境,NASA对每一个大于10厘米的碎片进行着仔细监测目前世界各国启动了多项举措,寻找长期的解决之道   2012年,瑞士洛桑联邦理工学院宣布,计划设计并推出“清洁太空一号”(Clean Space One)卫星,其任务是清理以每小时28000公里的速度绕地球运转的数千块被抛弃的火箭和卫星部件,把在轨道中捕捉的碎片扔向地球大气层燃烧殆尽   总部设在瑞士洛桑北部小镇佩耶纳的瑞士太空系统公司,计划于2018年以新开发的方法发射“清洁太空一号”卫星该卫星的第一个目标定为瑞士在2009年发射的首颗商用卫星“瑞士立方体”(Swiss Cube)   据物理学家组织网近日报道,这个项目已经到了奠定里程碑的时候“清洁太空一号”将部署一个张开的锥形网,一旦闭合即抓获到小卫星这个锥形网如同日本在上世纪80年代发布的游戏“吃豆人”一样,可以捕捉类似“瑞士立方体”的废弃卫星,然后在大气中摧毁它这是一个消除绕地球运行的危险碎片的解决方案之一   此任务极度精密   为了让捕捉系统更有效,瑞士洛桑联邦理工学院航天工程信号处理中心第5实验室的工程师,与瑞士西部高等专业学院的合作伙伴想出了各种各样的解决办法,从带爪子的铰接臂到触手系统,最终选择了所谓“吃豆人”的解决方案   日内瓦应用科学大学工业技术教授米歇尔说:“这个系统更可靠,能提供比爪子或铰接臂更灵活机动的幅度”   对于这个项目的难度,研究人员说,主要表现在不仅很难把握“瑞士立方体”这个很小的物体,还会受到其反射阳光的干扰阳光反射会扰乱视觉处理系统,影响速度和距离的估计   项目负责人穆丽尔·理查德强调,这个任务操作极度精密,只要对“瑞士立方体”的方向计算出现一点儿错误,任务就会失败   目前,研究人员正在测试“清洁空间一号”像机上视觉系统的算法,力求准确研究人员必须考虑各种参数,如太阳的光照角度、立方体卫星物理数据、移动的相对速度和所有与测量有关的不确定性,以及卫星自身旋转速度并且,研究人员还要努力完善视觉信号处理的项目,
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