正在阅读: 太空“清道夫”,让垃圾无处可藏
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

太空“清道夫”,让垃圾无处可藏

来源:光明网2018-10-12 16:36

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

    前两期刘静研究员为大家介绍了空间碎片的来源、危害,以及应对空间碎片威胁的观测和避碰方法。本期刘静研究员将带大家了解减缓空间碎片增长的方法。

    一、空间碎片的减缓

    空间碎片数量持续增长,会对空间环境造成影响,因此必须对人类的航天活动进行规范,从而减缓碎片的产生。

    空间碎片减缓措施可以分为两大类:一类是近期内减少生成具有潜在危害性的空间碎片;一类是从长远上限制此类碎片的生成。

    前一类措施包括减少产生与飞行任务有关的空间碎片,并避免解体和碰撞。后一类措施是指从卫星运行区域中清除失效卫星和火箭残骸。

    针对第一类,联合国于2007年发布了《联合国外空委空间碎片减缓指南》。

太空“清道夫”,让垃圾无处可藏

    指南规定了七条措施以减缓碎片增长:

    1)限制在正常运作期间分离碎片;

    2)最大限度减少操作阶段可能发生的解体;

    3)限制轨道中意外碰撞的可能性;

    4)避免故意自毁和其他有害活动;

    5)最大限度降低剩存能源导致的任务后解体的可能性;

    6)限制卫星和火箭在任务结束后长期滞留低地轨道区域;

    7)限制航天器和运载火箭轨道级在任务结束后对地球同步区域的长期干扰;

    新的研究结果表明,即使采取这些减缓措施,空间碎片的数量也仍在增加。为了减缓空间碎片的增长趋势,需要采取第二类措施,即从轨道中清除空间碎片。

    二、空间碎片的清除

    空间碎片的清除是指利用多种技术手段主动将目标碎片从轨道带回地球,或者促使它进入大气层烧毁,从而使目标轨道上的空间碎片的数量减少的一种积极措施。

    空间碎片的清除需要三个步骤:

    1) 利用精密跟踪设备及成像雷达系统来跟踪目标碎片,掌握其运动的精确轨道、姿态以及变化趋势;

    2) 利用激光或雷达系统实时测距或测速,逐渐接近目标碎片;

    3) 抓住目标碎片,将其带到较低的轨道或带回地面;

    由于当前各项技术水平限制,实施空间碎片清除难度很大,目前仅有一些构想和实验。

    01机械臂

    发射一枚卫星,机动接近目标碎片,用机械臂抓取碎片带回大气层。两颗卫星以极高的飞行速度与大气层摩擦,从而燃烧净尽,不留任何痕迹。

太空“清道夫”,让垃圾无处可藏

    02飞网

    灵感来自基本的渔网概念。发射一颗连有一张薄金属网的卫星,网张开可达几千米远,该网利用卫星的机械臂在绕地球飞行的同时将捕捉空间碎片。

    然后,系绳将与机械臂的前端脱离。在碎片收集过程中,该网将充电,并最终利用磁场将碎片拉回地球。在进入大气层时,该网与收集的垃圾一同焚毁。

太空“清道夫”,让垃圾无处可藏

    03附加火箭到大块的碎片

    为大块的空间碎片附加小型固态火箭发动机,并利用这些火箭稳定目标,然后机动到碰撞风险较小的较低轨道。

    此外,这些较低的轨道空气阻力较大,所以卫星轨道的衰减速度要比原来快得多。

太空“清道夫”,让垃圾无处可藏

太空“清道夫”,让垃圾无处可藏

    04阻力帆

    发射一颗带有立方帆的卫星,展开后大约5米×5米,然后分两步进行垃圾清理:

    1)位于低轨道的太空垃圾,将直接用展开的帆将其黏住;

    2)大气阻力会拖拽着近地轨道上的卫星,使其轨道迅速衰减至大气层烧毁。

太空“清道夫”,让垃圾无处可藏

    05使用激光将碎片推入近地轨道

    利用地基激光器发出一束激光,照射在目标碎片背离地球的一端,使该部分气化,然后利用气体的反作用力推动太空垃圾朝地球的方向运动,最终使其进入大气层烧毁。

太空“清道夫”,让垃圾无处可藏

    三、结束语

    太空垃圾对在轨卫星和未来的太空发射构成威胁,为了解决这个问题,科学家一直在探索一系列空间碎片清除方法。日前,国外已成功完成一项测试,让轨道中的“碎片清除”卫星发射捕网,猎捕一个充当目标的立方体卫星。这对空间碎片清除有着重要意义。

    虽然各种清除方案距离成熟实施有一定差距,空间碎片的减缓措施仍是阻止空间碎片增长趋势的重要手段。应对空间碎片的威胁、减少空间碎片数量、为子孙后代留下一个洁净太空仍然任重道远。

    通过三期的讲解,大家是不是对空间碎片有一定的了解啦?空间碎片虽然数量多,会对航天任务产生较大威胁,但是科学家们都在不断努力哦!在减缓空间碎片增长和避免空间碎片碰撞的研究道路上不断前进!

    作者:刘静,系国家天文台研究员,国家航天局空间碎片监测与应用中心副主任,国家空间碎片科研专项专家组副组长(兼预警和数据应用组组长)。机构间空间碎片协调委员会环境和数据库组中国代表,2011至2012年任该组主席;2011年至2018年任联合国外空长期可持续性工作组专家,代表中国参加外空碎片规则谈判。

    文字改编:阿呆

    漫画绘制:元博

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 2026年世界互联网大会数字丝路发展论坛观察

  • 2026年亚太经合组织数字和人工智能部长会议在成都举行

独家策划

推荐阅读
国家药监局近日批准全球首个选择性食欲素2型受体激动剂上市,用于治疗16岁及以上青少年和成人1型发作性睡病。该药为原创靶点、新机制罕见病治疗药物,在中国、美国、日本、欧盟同步申报,我国率先完成审批,实现全球“首报首发”的历史性突破。
2026-07-24 08:55
记者从市场监管总局了解到,国际电工委员会智能制造系统委员会近日发布IEC SRD 63459:2026《智能制造用例模板》国际标准。为此,国际电工委员会智能制造系统委员会于2019年成立首个工作组,组织各国专家制定国际统一的智能制造用例模板,以统一的方式描述、存储和使用用例。
2026-07-24 08:51
23日20时,我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭,成功将天链二号06星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
2026-07-24 08:50
王虹、邓煜与其他两位数学家共同获得菲尔兹奖,这是令国人振奋的消息,也是中国数学家感到自豪的时刻。邓煜的另一项研究,是与合作者成功建立了三维波动方程吉布斯测度的不变性,将概率论方法系统性地引入波动方程研究。
2026-07-24 08:49
记者从北京大学获悉,2026年国际数学家大会23日在美国费城开幕。王虹,本科就读于北京大学数学科学学院,获理学学士学位;2014年相继取得巴黎综合理工学院工程师学位与巴黎-萨克雷大学硕士学位;后于麻省理工学院完成博士学位。
2026-07-24 08:48
7月22日,美国佛蒙特大学研究团队在《自然》杂志发表论文称,他们在北美鲶鱼体内发现一种可传染的黑色素瘤。换言之,肿瘤细胞本身就是“感染因子”,如同寄生虫一般,从一条鱼传到另一条鱼。这些带病的鲶鱼,正为科学界提供一个观察癌症演化的难得机会。
2026-07-23 09:57
《自然》杂志22日发表了一项天文学研究,可能揭示了人类对首个已知的系外卫星(exosatellite)的观测。在三层等级系统中,一颗恒星周围有一颗伴星,如行星或褐矮星,而第三个天体围绕伴星,这第三个天体可称为系外卫星。
2026-07-23 09:57
生物腐烂是生态系统养分循环的关键过程,但腐烂区域同时也是病原微生物高度活跃、可能对活体植物造成侵害的“危险区”。
2026-07-23 09:49
习近平总书记在国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会上的讲话中指出,“科学的未来在青年”,强调“要把青年科技人才队伍建设作为一项战略工程,全方位做好培养、引进、使用工作”。
2026-07-23 09:49
黄瓜是受到全球广泛喜爱的蔬菜,它源自喜马拉雅山脉南麓,由其野生祖先驯化而来,历经2000余年的传播扩散,遍布世界。中国科学院院士、崖州湾国家实验室副主任钱前评价,该研究为黄瓜分子设计育种提供了坚实支撑,兼具重要基础科学价值与育种应用前景。
2026-07-23 09:48
中国水稻研究所研究员王克剑团队近日在杂交水稻育种领域取得重要进展——成功研发出克隆效率稳定超过99%、结实完全正常的一系法杂交水稻,团队将其命名为“一系1号”。图为团队创制的无融合生殖株系在试验田大群体种植下表现出的克隆效率与结实率情况。
2026-07-22 09:35
今年新增农业机器人、盐碱地科学与工程、智慧渔业三大新农科专业,分别由江苏大学、山东农业大学、宁波大学首批开设,为涉农人才培养开辟了新跑道。
2026-07-22 09:31
这场举世瞩目的盛会,凝聚共识,密集发布国际合作倡议与行动计划,为促进全球人工智能朝着向上向善、造福人类的方向发展注入了更多新动能。
2026-07-22 09:29
虽然现阶段机器人能做的事还很有限,但这种“人机搭档”的新模式,让我们的生活服务向高品质、多样化和便利化发展。我想,这就是科技落地的意义吧。
2026-07-22 09:28
重离子加速器是探索基本相互作用、物质结构和宇宙演化的重要工具,研究中产生的新知识、技术和方法被广泛应用于航天、医疗、农业等多个领域。
2026-07-22 09:26
无法驶出的化肥运输船,迟迟不散的热浪,突然生效的出口禁令……近期,一系列事件叠加,或许正给全球粮食安全带来显著不确定性。
2026-07-21 03:40
拔尖创新人才作为国家战略科技力量的核心支撑,其培育成效直接关系到高水平科技自立自强的进程。科学教育是拔尖创新人才培养的基础工程,必须把握青少年成长的关键期,构建全链条、一体化的科学教育新生态,推动教育、科技、人才深度融合,为强国建设筑牢人才根基。
2026-07-21 03:40
以人工智能为代表的新一轮科技革命和产业变革,正深刻重塑产业形态与劳动方式,职业教育作为对接产业最紧密的教育类型,面临的根本性问题已不再是如何培养标准化、重复性的熟练操作者,而是要回答人机协同时代究竟需要什么样的高技能人才。
2026-07-21 03:40
暑假已至,以中小学生为主力的研学游市场持续升温。外出研学已成为不少中小学生家庭的假期常规安排。家长往往将研学活动视作教育由家庭、学校向社会课堂的延伸,是学校教育的重要补充。
2026-07-21 03:40
毕业论文AI率检测,已成为无数大学毕业生关心的热点话题。AI工具引发的学术不端如何界定?为规避高AI率而拆解论文、打乱表达的无奈如何化解?AI检测产品缺少国家标准、质量参差不齐的困局如何突破?这些追问,热度居高不下,答案却远未清晰。
2026-07-21 03:40
加载更多