地球轨道遍布太空垃圾(注意:图中太空垃圾相对地球的比例被严重夸大了)
新浪科技讯 北京时间3月18日消息,地球附近轨道上遍布太空垃圾,并且情况只会越来越坏,因为一些大块的碎屑之间会偶尔发生碰撞,并碎裂成更多更小的碎片,从而严重威胁卫星和人类太空活动的安全。针对这一问题,美国宇航局的科学家们想出了一个解决方案,那就是使用激光去推动这些碎片,使其偏离轨道,从而避免它们相互之间发生碰撞。
美国军方目前正监视着低地球轨道上的大约2万个太空垃圾,其中大部分是废弃的卫星或它们之间相互撞击产生的碎屑。
由于地球的外层大气的减速作用,每年都会有一部分太空碎片落入地球大气层烧毁。但在1978年,一位美国宇航局的天文学家唐·凯斯勒(Don Kessler)提出了一个让人沮丧的观点:随着太空撞击事件的增加,新生出大量碎片。迟早有一天地球大气销毁太空垃圾的速度将跟不上太空垃圾的增长速度。那样一来,地球外围空间就会出现一层永久性的“太空垃圾云”,从而使得太空环境变得非常危险,无法进行航天活动。现在,这种理论已经被称作“凯斯勒症候群”(Kessler Syndrome)。
事实上,在今天的低地球轨道上已经开始出现危险的“擦枪走火”事件。更有甚者,在2009年,两颗分属美俄的通讯卫星真的发生了相撞。那次相撞产生的碎片在数个月后差点撞上运行中的国际空间站。一些模型计算显示,在地球轨道的某些高度层面上,一种失控的凯斯勒症候群现象可能已经开始发生。
“如果我们不采取一定的措施,这种情况将变得不可收拾。对于这一点大家基本都没有什么不同意见。”美国宇航局的工程师克莱恩·李维特(Creon Levit)说。“现在是关键时刻,情况只会变得越来越糟。”
在一份递交给《太空研究进展》杂志的论文中,一个由美国宇航局科学家詹姆斯·梅森(James Mason)领导的科研小组提出了一个新鲜的观点:与其等待这些碎片落入大气,还不如设法阻止撞击的发生。
“如果你能阻止撞击的发生,那么这些碎片的数量就不会增加,这样一来,地球大气的自然清理能力就能逐渐清理掉这些讨厌的太空垃圾。”威廉姆·马歇尔(William Marshall)说。他是美国宇航局的一位太空科学家,也是这一论文的合著者。他说:“这将使环境有机会进行自我净化。”
李维特表示:“只要能阻止或减缓新生碎片的形成,我们就能让事情发生大的改变。”由于空气阻力随着物体表面积的增大而增大,因此大气阻力最先清除的是轨道上那些最轻、体积较大的碎屑。而如果碎片在碰撞中变得越来越小,那么最后大气将很难对这些小型垃圾碎片进行清理。
更糟的是,这些最后剩下的“顽固”碎片都是个头很小,但是密度较大的“坚硬”物体,而这对于人类的太空活动是最危险的。
李维特说:“如果你在太空中和一颗废弃的卫星或其他碎屑相撞,假设你们两者的相对速度约为每秒5英里(8公里),你将会被撞成碎片。”
而这次的最新研究中,科学家们提出,一旦确认某颗碎片可能将与其他碎屑发生撞击,则在望远镜引导下对其进行激光照射。激光中的光子会给碎屑施加一股力量,形成所谓的“光压”,无数的光子的推力结合在一起,可以逐渐减低碎屑的运行速度,下降幅度可达每秒0.04英寸(约合0.1厘米)
每天对这样一个碎屑天体进行持续1~2小时的激光照射,将足以使其每天移动
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