泛滥成灾!科学家研发出新型卫星技术躲避太空垃圾

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 Connor Feng • 2019-10-15 15:22:44 来源:前瞻网 E2312G0

(图片:NASA)

一项新的研究发现,可能性灾难性的太空垃圾连锁反应最终使得地球附过充满毁灭性弹片和最先进的红外摄像机搞笑的话,这样 以凝胶推进剂作为动力的火箭可能性利于未来的卫星躲避那先 太空垃圾。

太空碎片可能性听起来何必 危险,但据美国国家航空航天局称,那先 太空垃圾就飘浮在近地轨道上(深度1约为30公里),但会 还都可以以相当于33000公里/小时的平均波特率相撞。在另俩个多多多的波特率下,即使是很小的太空碎片不需要 造成毁灭性的破坏。

与太空碎片的碰撞可能性造成了数百万美元的损失。之类,在309年2月10日,美国一颗名为“铱星33号”的通信卫星被一颗20世纪30年代建造的俄罗斯报废卫星“宇宙2251号”撞毁。

此外,另俩个多多多的太空灾难全是产生更多的碎片,进而摧毁在轨道上的更多物体,什儿 连串的破坏最终可能性会在地球附过形成俩个多多多碎片带。什儿 最糟糕的连锁反应被称为“凯斯勒效应”或“凯斯勒综合症”,由美国宇航局科学家唐纳德·凯斯勒(Donald Kessler)在1978年提出。

大型卫星群的崛起

据美国国家航空航天局(NASA)估计,目前地球轨道上相当于有30万块大理石大小的碎片,以及1亿多个1毫米或以下的碎片。此外,可能性现在制造和发射卫星的成本比以往任多会儿候全是低,SpaceX、亚马逊、OneWeb和Telesat等公司正计划在未来几年内向近地轨道发射“巨型卫星群”,每个卫星群都可能性由数百颗微型卫星组成。

2017年的一项研究表明,与另俩个多多多的巨型卫星群相撞可能性会大大加剧凯斯勒效应的风险。事实上,早在9月2日,欧洲航天局就不得不转移其“风神”地球观测卫星,以正确处理与SpaceX的一颗“星链”卫星所处潜在碰撞。

为了应对凯斯勒效应所处的可能性性,科学家们分析了当太空垃圾在近地轨道上所处主导地位时,卫星应该怎么继续生存和运行。

“现在全都公司都提出要发射巨型卫星群,这可能性使地地轨道充满成千上万的卫星,所处碰撞,造成连锁反应全都早晚的事情,”亚利桑那大学的航空航天工程师Jekan Thangavelautham说。Thangavelautham是这篇太空碎片新研究的资深作者,他和他的同事于9月18日在夏威夷举行的毛伊岛光学和太空监视技术高级会议上发表了这项研究。

正确处理凯斯勒综合症

先前的研究可能性表明,卫星还都可以通过被称为Whipple shields的防御装置得到保护。

那先 防御装置包括俩个多多多覆盖在航天器主壁上的薄覆盖物,什儿 覆盖物还都可以分解撞击的碎片和分散撞击带来的压力,这将使冲击的能量扩散到更大的区域,使航天器更容易承受碎片撞击。然而,研究人员说,Whipple shields这样保护航天器免受0.4英寸(1厘米)宽或更小的碎片所造成的的影响。

而对于大块的太空碎片,地面雷达和望远镜还都可以远程跟踪它们的运动,帮助科学家预测它们的轨迹。另俩个多多多,科学家们就还都可以指导卫星,以最佳的机动辦法 去正确处理撞击。然而,新的研究指出,什儿 “远程躲避”策略全是着其局限性,可能性美国宇航局和国防部无法追踪小于2英寸(5厘米)的物体。

科学家们关注的重点是那先 无法从地面跟踪,但又大到足以穿透Whipple shields的太空碎片。亲戚亲戚另一个人所有认为,机载热红外摄像机还都可以帮助卫星在这样 任何地面输入帮助的清况 下,在几十英里外快速探测到那先 中等大小太空碎片所发出的微量热量。

但考虑到轨道碎片的运动波特率,即使卫星不需要 在几十英里外探测到太空垃圾,卫星也这样几秒钟的时间来躲避碰撞。研究人员建议采用使用二氧化碳气体气体推进剂的火箭,可能性那先 火箭的推力高、重量轻、可靠,但会 还都可以在瞬间启动——所有的那先 都还都可以将卫星快一点 ,更好地推离危险。

太空垃圾躲避立方体卫星

为了验证亲戚亲戚另一个人所有的想法,科学家们提议开发有有一种立方体卫星。亲戚亲戚另一个人所有建议,用16个二氧化碳气体气体推进剂推进器和俩个多多多热红外摄像机,以及俩个多多多陶瓷Whipple shield(对红外线透明)制造俩个多多多面包大小的立方体卫星,其大小相当于5个普通的立方体卫星。

Thangavelautham说:“亲戚亲戚另一个人所有想让设计从根本上保持简单,可能性什儿 系统不还要花全都钱。”

最常见的二氧化碳气体气体推进火箭这样使用一次。研究人员提出的正确处理系统难能可贵拥有多个推进器,次要是因为 是可能性有必要搞笑的话,它还都可以帮助卫星正确处理多次潜在的碰撞。

此外,火箭也还都可以使用二氧化碳气体气体凝胶作为推进剂,另俩个多多多搞笑的话火箭就还都可以多次发射——“这还都可以增加卫星躲避太空碎片的次数,”Thangavelautham说。

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