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太空环卫工!英国卫星利用大网练习捕获太空碎片

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 Emma Chou • 2018-09-20 11:31:39 来源:前瞻网 E1282G0
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图片来源:University of Surrey

一颗英国卫星,旨在测试清理太空碎片的方法,成功地使用一个大网捕获了轨道上模拟的垃圾。 9月16日周日,被称为RemoveDEBRIS卫星的车辆部署了机载网,然后捕获了附近几秒钟车辆释放的目标探测器。演示表明,一个简单想法,比如大网可能是清理地球轨道上所有物质的有效方法。

RemoveDEBRIS卫星旨在尝试多种不同的方法来清理太空垃圾,自从我们开始将火箭发射到轨道以来,这已经成为一个日益严重的问题。成千上万失效、无法控制的物体在轨道上徘徊,包括已经失效的卫星,用过的运载火箭以及从其他航天器上掉下来的碎片。所有这些垃圾都在以每小时17,000英里的速度快速移动。我们在轨道上的碎片越多,这些碎片碰撞的几率就越高,制造出更多的碎片,可能对其他航天器造成威胁。

美国国防部的空间监视网目前正在使用地球天线跟踪大约8,000个轨道上的物体,以便计算两个大块相互碰撞的可能性。然而,许多工程师正试图想出办法清理那里的垃圾,以便碰撞几率变小。但是,这很难,因为这些物体移动速度很快,并且在不产生更多碎片的情况下清楚它们很棘手。一些工程师已经提出了超级创新的概念,例如可以加热航天器的空间激光器或可以将物体拖出轨道的电线。

然而,由萨里大学萨里航天中心建造的RemoveDEBRIS卫星旨在测试更多低调的太空碎片清除方法。除了试验可展开的网外,该卫星还配备了可以叉住物体的鱼叉,以及可以帮助减缓碎片的拖锚,并使它们更快地落到地球上。他们的计划是看看这些技术是否能起作用,然后再在未来的宇宙飞船上尝试清理碎片。

“我们认为,像鱼叉或网这样的技术成本相对较低。”萨里航天中心主任和RemoveDEBRIS项目的首席调查员古列尔莫·阿格利蒂在4月卫星发射后告诉The Verge,“如果我们能够展示出价格可承受的技术,那么这种技术采用的概率就会高得多。”

去年4月,搭载一架SpaceX 猎鹰9号火箭上,RemoveDEBRIS发射到国际空间站。然后在6月,卫星被装入Nanoracks Kaber Microsatellite Deployer并部署到太空。从那时起它就一直在轨道上,本周末它开始了实验的第一阶段。

大网背后的想法相对简单:捕获一块材料,然后将其拖到地球的大气层,使其燃烧起来。为了确定这个想法是否可行,RemoveDEBRIS配备了一个名为CubeSat的小型标准化卫星,它于周日部署。微小的卫星向外漂移,然后给气球充气,以增加其整体尺寸(为了代表更大、更逼真的碎片)。一旦CubeSat距离超过20英尺,那么RemoveDEBRIS车辆就会射出它的网。网的边缘处包围着目标,以确保它不会从圈中挣脱。

被网住的CubeSat应该在一两个月内落到地球上,但如果将来使用这个概念,理想情况下网还将包含某种可以将碎片向下拖曳的技术。 “在你用网抓住东西之后,你想把你的碎片拖下来,在大气中燃烧。”Aglietti说,“在我们的实验中,我们只测试了网。我们没有测试拖曳部件。“

但是,RemoveDEBRIS将测试把碎片拖到地球上的一种方法。它将试验一种称为拖锚的东西,旨在减缓轨道上的航天器。在低地球轨道上,大部分碎片都存在于地球轨道中,我们的行星大气中仍然存在着不断轰击物体的小颗粒。这些粒子轻微推动航天器,将它们撞出轨道并将它们拖到地球上。航天器的表面积越大,被这些粒子轰击的越多。因此,例如,增加带有帆的航天器的面积,有助于更快地将其击倒到地球。

在接下来的几个月里,RemoveDEBRIS将部署一个薄薄的帆,它将精确完成任务,并最终将卫星带出轨道。但在此之前,航天器将首先尝试其机载鱼叉。不久,RemoveDEBRIS将部署一个将从航天器向外延伸的平坦目标。之后很快,它将发射鱼叉并试图击中目标。该测试旨在展示另一种捕获航天器的方法。

此外,RemoveDEBRIS还配备了特殊的摄像头和LIDAR技术,可用于对太空碎片进行成像并帮助进行导航。这一切都意味着这些工具有一天可以用来清理真正无效的卫星。

“如果演示成功,我们将学到很多有用的东西。”Aglietti说,“然后我们的想法是,等捕获一块真正的碎片,将会有真正的任务。”这种太空垃圾捕获卫星需要在船上安装推进器,以便能够赶上快速移动的碎片。 但Aglietti希望RemoveDEBRIS能够激发人们对这些方法切实可行的信心。 “我们认为这将是一个很好的铺垫,可以证明清楚太空碎片是可行的,”他说。

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