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“太空马路”如何清理?碎片清除谁来买单?天舟二号用行动作答

“太空马路”如何清理?碎片清除谁来买单?天舟二号用行动作答

  • 发布时间:2022-04-02 13:22
  • 来源:中国新闻网
  • 作者:马帅莎
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“太空马路”如何清理?碎片清除谁来买单?天舟二号用行动作答

【概要描述】天舟二号货运飞船日前完成任务,离轨再入大气层烧毁,引起广泛关注。

  • 作者:马帅莎
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  • 发布时间:2022-04-02 13:22
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天舟二号货运飞船日前完成任务,离轨再入大气层烧毁,引起广泛关注。

当下,数以万计的空间碎片已成为人类探索太空的“绊脚石”。这些空间碎片来自哪里?结束寿命的航天器是否都要再入大气层烧毁?如何清理“太空马路”?谁来为此买单?国际宇航联空间运输委员会副主席杨宇光在接受中新社记者采访时表示,天舟二号用行动作出了有力回答。

  空间碎片是如何产生的?

  据杨宇光介绍,空间碎片的主要来源是人类的航天活动。送载荷入轨的火箭末子级、寿命末期的卫星都会变成在轨太空垃圾,其中有些会由于重力梯度、太阳光压等作用施加的外力矩而越转越快,最终发生解体,产生空间碎片。

  同样会造成卫星解体的还有航天器内部的高能部分,如推进剂储箱、高压气瓶、电池等处理不当,都容易发生爆炸。此外,航天器之间相互碰撞,包括过去美苏等国家做过太空武器实验,进行航天器蓄意碰撞,也会产生碎片。

  在杨宇光看来,这些空间碎片对人类太空探索活动的威胁是很显著的。尽管在广袤无垠的太空中,空间碎片的体积微不足道,但将其置于十年、百年乃至更长时间来看,只要它们围绕地球运转的时间足够长,总会出现与在轨运行的航天器近距离交会的情况。

  “由于相对速度非常高,可以高达每秒十几公里,1厘米的空间碎片就有可能击穿航天器外壳,遑论10厘米以上的碎片。”杨宇光说,目前国际空间站和中国空间站能对1厘米左右的空间碎片形成一定的防护,但面对10厘米以上的空间碎片,就需要主动规避。

  废弃航天器都需要陨落烧毁吗?

  为了减少空间碎片产生,避免占用轨道资源,天舟二号货运飞船日前受控离轨,再入大气层。中国航天科技集团五院天舟二号货运飞船总体主任设计师杨胜表示,这是中国航天履行大国责任的必然选择。

  事实上,并非所有航天器都会进入大气层,陨落烧毁。杨宇光指出,航天器离轨分两类,类似天舟二号这样的大型航天器,需要降低轨道高度,受控再入大气层,才不会对外层空间或地面物体产生威胁。

  还有一种情况是航天器离轨后不再回到地球,最典型例子就是地球同步轨道卫星。杨宇光介绍说,众所周知,地球同步轨道只有一条,可见轨道拥堵性,然而它的高度约36000公里,让寿命末期的卫星从该轨道返回地面,代价过于高昂,需要消耗大量能量,目前人类还很难实现。

  他指出,负责任的航天国家会选择将废弃卫星轨道抬高约200公里,进入“坟墓轨道”,该轨道大气密度已极其稀薄,基本不会再掉到地球上,从而避免和正在工作的航天器产生交集。

  大小碎片如何解决?

  除了主动离轨,碎片减缓也是主要航天大国普遍采取的措施,比如将火箭末子级进行钝化,通过排光推进剂、高压气瓶中的气体以及蓄电池电量,来消除爆炸风险,减少太空垃圾数量。

  对于低轨道小卫星,也有国家利用反推火箭,压低卫星近地点,并用离轨帆,增加卫星迎风面积,增强阻力,缩短卫星在轨停留时间,降低航天器碰撞概率。

  针对碎片减缓技术,杨宇光认为,不同大小的太空碎片还需区别处理。“大块头”碎片需要用主动抓捕技术,但是这会消耗大量燃料,对技术设备要求也很高,成本大,对于“小个”碎片处理显然不适用。

  “目前最有希望的一种方法是用激光清除。”杨宇光说,长年累月用激光照射空间碎片,可使碎片表面材料气化,由此产生的作用力能减缓碎片速度,降低其轨道高度,达到缩短碎片在轨停留时间的效果。

  碎片清除是否应该国际社会共同买单?

  如何应对数量仍在加速上涨的太空碎片成为航天大国近年来的关注焦点。杨宇光认为,各国之间的数据共享十分重要。目前世界各国尤其是航天大国对空间碎片都具备一定的观测能力,对碎片进行观测和定轨的同时,分享相关数据是开展空间领域国际合作的重要方面。

  中国探月工程总设计师吴伟仁此前在接受中新社记者采访时表示,中国从20世纪90年代起,就开始了对空间碎片的研究。中国已经能够比较准确地判断出太空碎片的位置,对其进行编目,但对微小碎片的观测能力还需进一步提高。

  再者是碎片清除。吴伟仁表示,目前国际上也在开展空间碎片清除技术试验,但这个任务很繁重,因为碎片越来越多,目前已编目的10厘米以上的太空碎片大概有几万个,随着后续发射越来越多,空间飞行器增加,太空碎片的总数也将变多,清除难度也加大了。

  杨宇光亦指出,尽管碎片清除手段很多样,但是它缺少直接的经济回报,“这样的公益事情谁来做?目前还没有明确的答案,需要开展国际协商、建立相关机制,比如商讨是否应该共同买单等”,此外,碎片减缓,比如钝化、离轨等措施,则是所有航天国家都应采取的措施。

  “应该多层面开展国际合作,共同维护好外层空间这一宝贵资源。”杨宇光说。

 

 

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