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 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 乘“蛟龙”入深海

  • 西藏山南萨热路跨江大桥全线合龙

独家策划

推荐阅读
城市是人民美好生活的载体,人民群众是城市建设的主体和城市发展的动力源泉。
2026-10-19 09:32
当你出门后,扫地机器人根据你的清洁习惯自己排定工作时间、规划好路线;自研的快充技术,让它边充边扫、无限续航。这个颇具科幻意味的场景,已被第140届中国进出口商品交易会(广交会)上的一款产品实现。
2026-10-19 09:35
“可信工具”这一重要提法精准抓住了人工智能发展的一个根本问题:我们不能只问人工智能是不是更聪明、更高效、更强大,还要追问它是否真正可信。
2026-10-19 09:31
让从农田到餐桌的全过程均有标准可依,并积极推广应用食品数字标签,让食品信息获取更便捷高效。
2026-10-19 09:18
推动卫生与健康事业高质量发展,不断提高人民健康水平,确保健康中国建设取得决定性进展。
2026-10-19 09:16
当前全球生态环境挑战日益严峻,科技创新是应对可持续发展挑战的核心力量。
2026-10-16 16:29
10月16日是第四十六个世界粮食日,所在周是全国粮食安全宣传周,主题为“创新当下,粮安未来”。从良种选育、智能农机到数字农业、精准储运,创新正成为粮食增产、节粮减损、营养提升的关键引擎。即日起,光明网联合科普中国推出系列科普视频,深入解读科技创新绘就的粮安答卷。
2026-10-16 08:46
在显示技术升级与人工智能赋能的双重驱动下,行业正跳出传统数字阅读的固有边界
2026-10-16 08:45
打造集技术研发、模型训练、系统验证及场景测试于一体的创新基地,推动人形机器人及具身智能技术从实验室研发阶段走向大规模产业应用。
2026-10-16 08:39
工业和信息化部、中央网信办、市场监管总局高度重视,在前期调查工作基础上,成立联合调查组开展核查,并依法依规处理。有关情况将及时公布。
2026-10-16 08:40
大会延续“零碳·科技”永久主题,以“智储新程 绿动全球”为年度主题
2026-10-16 08:35
“戈壁荒滩老风口,飞沙走石雁不留。托里县老风口蝶变的三部曲,为生态脆弱地区推动高质量发展、树立和践行正确政绩观,提供了深刻启示。树立和践行正确政绩观,就要算大账、算长远账、算整体账,既做显功、也做潜功,把生态优势转化为发展优势、民生福祉。
2026-10-15 09:51
常压下,水到0℃会结冰,这就是人们熟悉的相变,0℃即是相变的临界点。两篇论文的共同通讯作者、宁波东方理工大学助理教授余雪佳,把这个难题比作“在沸水中完好保存一件冰雕”。
2026-10-15 09:49
长久以来,古生物学界与教科书普遍认为琥珀皆源自种子植物(裸子或被子植物),最古老的确切记录定格在美国约3.2亿年前的石炭纪晚期。
2026-10-15 09:48
在芯片制造、航空发动机等高端硬核制造领域,技术迭代具有长周期、累积性、阶梯式特征,遵循循序渐进、层层突破的线性攻关规律。新征程上,持续深耕创新生态建设、迭代升级现代化创新体系,必能培育形成扎根中国、联通世界、内生增长、开放共生的创新新格局。
2026-10-15 09:46
受困于“小散弱”的格局,长期以来,我国科技期刊在国际学术传播体系中缺少属于自己的“拳头产品”与平台话语权——“在精品化发展方面,经过70余年积淀,我国已形成以《中国科学》《科学通报》《国家科学评论》等刊群为代表的高水平期刊方阵。
2026-10-15 09:45
AI时代,科研的“源头活水”是什么?不是算力,不是数据,而是人对未知世界的好奇与追问。
2026-10-14 11:28
截至8月末,三家基础电信企业的固定互联网宽带接入用户总数7.04亿户,比上年末净增1365万户;三家基础电信企业及中国广电的移动电话用户总数18.49亿户,其中5G移动电话用户13.11亿户。
2026-10-14 09:34
自然资源部会同国家发展改革委12日发布《矿产资源目录》。自然资源部矿产资源保护监督司负责人表示,矿产资源目录是矿产资源管理制度的重要基础,是制定矿产资源规划、实施矿业权管理、规范矿产资源勘查开采行为、征缴矿产资源税费、制定产业政策等工作的依据。
2026-10-14 09:40
与共康村相邻的巴达村,是第一批参与试种的村,也是西藏首个高海拔水稻实测亩产破千斤的村子,村民把“海拔3175米种水稻”写进村史。一粒水稻种子,不只改写了亩产数字,更改变了“西藏水稻只能在察隅、墨脱海拔1500米以下种植”的历史,为高原水稻纳入地方主粮增添可能。
2026-10-14 09:41
加载更多