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空间碎片:隐形的达摩克利斯之剑

来源:科学时报       更新时间:2011-11-15 10:00:05
 
并产生更多太空垃圾,威胁航天器的安全。报告认为,太空垃圾与温室气体、核废料存储等问题一样,短期的影响不大,但如果长期得不到处理,未来将对人类社会产生巨大影响。

  在接受本报记者采访时,国家天文台空间碎片研究和应用中心首席研究员刘静指出,从数据模型上来看,美国的这一计算是没有问题的。如果不对空间碎片进行控制或采取清除措施,“情况将很危险”。

  防护和减缓

  从欧洲航天局近期公布的近地轨道区域的太空垃圾合成图片看上去让人难以置信现在的地球如同是被蜂群围得密不透风的蜂巢。

  虽然面临种种风险,但是补救措施几乎为零。“在对太空垃圾的处理上,主要是采用观测、预防和躲避的措施。”都亨表示,“就目前来看,最有效可行的方法就是躲。”

  都亨介绍,躲避是建立在对空间碎片运行轨道监测的基础上。目前通用的做法是用光学望远镜观测高太空轨道,用雷达探测低轨道,对各种太空垃圾进行监测和预警。当太空垃圾可能与国际空间站、卫星等航天器相撞时,这种监测和预警可使航天器通过改变运行轨道进行躲避。

  记者了解到,目前国际上通行的做法是加固航天器的外表,这对一定大小的空间碎片和微流星的防护有效。

  虽然装甲越厚,安全系数相对越高。“但加装护甲也有很多局限,会对航天器实现自身功能造成影响,且重量增加也就需要更大推力的火箭才能完成发射。必须得找出新的材料耐撞击又轻便。”都亨表示。

  此外,有报道称,国外正设计专门清理各种太空垃圾的特殊飞船,在飞船外装有一个网状或机器触角状的特殊设备,可以捕获太空垃圾而保证自身不受伤害。

  美国《大众科学》近日报道,一种威力强大的陆基激光器可以用来移除近地轨道上的碎片。与之前的陆基激光器系统不同的是,这套系统既能处理大块太空垃圾,也能处理小块太空垃圾。

  对此,刘静表示,激光器是清除的一种手段,各个国家都在研究,目前有一些好的想法,但有待进一步实验验证。

  在都亨看来,激光处理的办法容易产生新的小碎片。目前学界清除太空垃圾的想法很多,但还没有成熟的办法。

  以回收为例,如果采用把废弃的卫星捕捉回来的办法,其花费的成本肯定要比发射的成本还高,没有国家愿意做这样的事情。

  事实上,太空垃圾的清除是个非常敏感的军事话题,能把废弃物从太空收回来,也必然能超越任何卫星。也就是说,任何一个能变轨的卫星,都是武器。

  都亨强调:“现在各国应开始注重清理,目前是很关键的时期,未来空间垃圾临界点的到来将对人类活动产生重大影响。”

  这种转变,间或可以在我国近期发射的天宫一号上看出端倪。

  在9月28日酒泉卫星发射中心例行的新闻发布会上,中国载人航天工程新闻发言人武平专门介绍了天宫一号对空间碎片的监测和防范工作。

  据悉,除了加强空间碎片的监测和预警,天宫一号还采取了防护和规避措施。此外,在其寿命末期,将主动离轨,陨落在指定海域。

  空间安全无国界

  真正让国际社会开始重视空间碎片这一问题的,是2009年俄罗斯航天器与美国商用卫星在西伯利亚上空相撞。

  “这件事实际上说明现在整个空间碎片工作存在问题。”都亨表示,“空间的垃圾已经对航天事业构成了很大的威胁,甚至涉及到国家安全,必须抢占这一制高点。

  早在上世纪六七十年代,美国和俄罗斯就已经建立了监测网。“虽然监测网并不完全是为了空间碎片而建的,可是它可以根据空间碎片测量它们的轨道。”都亨指出,美国在低高度上主要用雷达,高轨道上主要用望远镜来测量碎片的轨道。

  事实上,空间碎片的观测只是美国空间监视网络的一个附带功能,它的主要用途是导弹预警。所有的监测数据都由美国空间司令部首先处理,不保密部分才通过NASA在其网站上公开发布。

  李明透露,我国自2000年起启动了“空间碎片行动计划”,目前国内已确定了以数据库为载体的“空间碎片探测预警工程”、以防护设计专家系统为载体的“空间碎片防护工程”和以空间碎片减缓设计标准为载体的“空间环境保护工程”的三大主题工程。

  刘静表示,目前人类观测空间碎片的轨道运行,只能通过地面观测的手段完成。“这是个长期且艰巨的工作,目前只有美国有最全、最准的碎片数据。”

  “空间碎片是全球性的问题。几乎所有的航天国家都制造空间碎片,要控制碎片的数量,需要所有航天国家的共同努力才能解决

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