地球轨道上存在7500吨“太空杀器” 科学家研究了这些方法来清除

赵康丽 2018-04-09 12:13:03

电影《地心引力》讲述的是,三名宇航员搭乘探索者号航天飞机进入太空,执行修复哈勃太空望远镜的任务过程中,遭遇到太空碎片袭击。

故事虽然是虚拟的,但导致事故发生的“太空碎片”却是实实在在存在于地球轨道上,目前已有大约有7500吨,还在以惊人的速度与日俱增,成为极具威胁性的太空杀器。

本周一,太空探索技术公司发射了一枚“猎鹰9”火箭,将一颗特殊的卫星送到国际空间站,它的任务就是阻击太空杀器,清理太空环境。

北京时间2018年4月2日8时15分左右,在太空飞行6年多的“天宫一号”目标飞行器再次进入大气层,再入落区位于南太平洋中部区域,绝大部分器件在再入大气层过程中烧蚀销毁。

天宫一号顺利坠落前,有些国外媒体惊呼太空站已失控,坠落时可能造成灾难。但专家给出的意见却是:放轻松。

记者:这东西击中地球上某个人的概率很小?

乔治华盛顿大学太空专家 罗格斯顿:很小,但不为零。

专家表示,地球上的人被太空碎片击中的概率大约是二十一万亿分之一。

彼得和梅尔·威尔顿,住在英国亨伯赛德郡赫尔区的一对老夫妇,就是这二十一万亿分之一。

2009年夏天,一个突如其来的“天外来客”打破了他们宁静的退休生活。

英国亨伯赛德郡居民 梅尔·威尔顿:我们听到了巨大的响声,响声是从屋顶传来的。几分钟后,彼得拿着梯子爬上阁楼一探究竟。阁楼上乱七八糟的,所有东西都掉到地板上了,我看到阳光从屋顶照射下来,现在屋顶上的大洞都还在。我的孙女跟在我身后,她在地板的角落里找到一个东西,当她想拿起那个东西时,她说爷爷这个东西太烫。

这是一个重1.8公斤的铁块,很烫,威尔顿不得不用烤箱手套把它拿到楼下,通知警察。

警察将铁块取走,移交至英国国防部,还和美国航空航天局一起进行调查。

4个月后,调查人员得出结论,砸到威尔顿家屋顶的铁块正是一块太空碎片。

英国亨伯赛德郡居民 梅尔·威尔顿:一个调查组的人告诉我,太空中有很多碎片残骸,它可能在地球轨道上飞行了十年。

据美国航空航天局估计,地球轨道上太空碎片的数量至少有1亿件,移动速度可高达每小时28000公里。如此快的速度使得它们足以损坏卫星或火箭。其中,有超过22000件太空碎片尺寸大于10厘米,正在被美国航空航天局和美国国防部追踪。

那么,太空碎片是怎样产生的呢?

这要追溯到1957年10月4日,前苏联成功发射世界上第一颗人造地球卫星“斯普特尼克1号”。它不仅标志着太空时代的开始,同时也成为太空“白色污染”的开始。

太空垃圾的产生方式分为两种:一类是来自宇航员不慎遗落在太空的各种零件和生活垃圾;另一类是由卫星、火箭等航天器相互撞击后产生的残骸。

伦敦大学学院讲师斯图尔特·格雷在一次演讲中以非常直观的动画展示了,从1957年人类发射第一颗人造卫星,到2016年近60年间太空垃圾的增长情况。

英国科技馆策展人 米勒德:太空垃圾的问题在于,它可能会损坏正常运转的卫星,我们可能会因此不能使用手机、天气预报、通信,导航可能都会中断。地球环境需要保护,太空垃圾也需要清除。

4月2日,一枚“猎鹰9”火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心起飞前往国际空间站。

火箭上搭载着一颗名为“清除太空碎片”的卫星平台。该卫星由英国萨里大学航天中心研发,欧盟委员会资助完成建造。

当卫星与国际空间站对接后,空间站内的航天员会通过空间站内部的运输带,将其送到“日本模块”中的气闸部署,然后由机器人手臂释放到太空,开始执行清理太空垃圾的测试任务。

测试任务预计将在今年5月下旬开启。届时,将测试两种清除太空垃圾的方式。

方式一:用网捕获

卫星发射出一块太空垃圾,再发射出捕捉网以测试其有效性。

意大利太空专家 拉瓦尼亚:我们的想法是,模仿渔民海上捕捞的做法,准备一张大的特殊渔网,要跟那些漂浮的太空垃圾和废弃卫星保持一定的距离,然后把渔网从远处抛下去,紧接着收紧绳索

把太空垃圾包裹起来。

方式二:用鱼叉拖回

卫星发射出一块太空垃圾,再发射鱼叉将其击中拖回,以测试它的准确性。

空中客车高级项目工程师 韦曼:我们向目标发射这个鱼叉,一旦击中进入,头部会这样打开。我们还设计了一种抛出的装置,把它拖回轨道。等它们进入大气层自行焚毁。

为了清理这些可能对太空飞船造成威胁的垃圾,各国研究人员脑洞大开,还想出了很多办法。

欧洲航天局研制出一种可以捕捉较大太空垃圾的机械臂。

欧洲航天局工程师 费尔南德斯:我们使用安装在较小的机器手臂上的相机来模拟,再现卫星周围的运动状况,这些卫星就是我们想要处理或捕捉的目标卫星。

日本宇宙航空研究开发机构则联合一家拥有百年传统技术的渔网制造商,共同打造出一个巨型“磁网”。“磁网”由强韧而有弹性的金属纤维制成,长300米,宽30厘米,它会产生一个磁场,吸引地球轨道上的一些太空碎片。

除了研究清除太空垃圾的方法,欧洲航天局的研究人员还在试验,如何能建造危害更小的卫星,来降低对太空及地球的污染。

欧洲航天局材料工程师 邦瓦森:现在我们正试图了解我们使用的材料会发生怎样的变化,然后研究如何改进、如何设计卫星,以及卫星不同的关联部分最终是如何分解的,以便建造出废弃时产生最少量碎片的卫星。

按照美国航空航天局轨道碎片研究科学家尼古拉斯·约翰逊的说法:“太空任务的最大风险来自不可追踪的太空碎片。”

如果这些太空杀器不能得到清理,最终可能会导致地球轨道无法使用。

所以,环境保护,不仅局限于地球,也是个太空课题,要解决它,需要人类的智慧、勇气还有想象力。

(原标题:地球轨道上存在7500吨“太空杀器” 科学家研究了这些方法来清除 )