太空垃圾的解决方案
科学类 2024-11-07 16:29178未知admin
三年前，国际空间站的航天员丢弃了一块重达两吨、装载着废旧电池的托盘，未曾想，这块托盘中的一部分在太空中漂流了三年后，竟重返地球，砸穿了一栋两层的楼房。太空垃圾引发的威胁也并非个例，国际空间站就曾因为一块太空垃圾靠近而采取紧急机动规避措施，这一紧急行动直接打断了航天员原定的太空行走计划，影响了空间站的后期部署。这些具有大规模杀伤力的太空垃圾又是从何而来呢？
星际遗落的宝藏？揭秘太空垃圾的起源
1957年10月4日，苏联发射了第一颗人造地球卫星——斯普特尼克1号。在这个历史性的时刻，还诞生了另一项世界纪录：在将卫星成功送入太空后，其运载火箭脱离了轨道，成为了史上第一块太空垃圾。在之后的几十年里，随着科技的不断进步和太空探索的深入，各种卫星、载人飞船、无人探测器等航天器被频繁送入太空。这些航天器的发射过程，以及它们在太空中的运行、维护直至最终报废，都不可避免地产生了大量的太空碎片。这些碎片包括未能完全燃烧或分离的火箭部件、完成任务后被遗弃的卫星主体、太阳能电池板碎片、甚至是执行任务过程中脱落的螺丝钉等微小物件。
更为复杂的是，太空并非一片寂静的真空。尽管其物质密度极低，但仍存在着大量的微小天体，如流星体、小行星碎片等。这些天体在地球轨道附近高速运动，偶尔会与在轨的航天器发生碰撞。一旦碰撞发生，不仅会损坏航天器本身，还会产生更多的碎片，这些新增的碎片又会成为潜在的危险源，增加未来碰撞的风险。
太空垃圾
宇宙威胁：太空垃圾的危害
随着人类航天活动的日益频繁和空间碎片的持续累积，太空这片曾经被视为无限辽阔的领域，正悄然变得日益“拥挤”。航天器穿梭其间，不仅要面对复杂的太空环境，还不得不警惕那些太空垃圾。这些太空垃圾如果与正在正常运行的卫星或飞船发生碰撞，很有可能造成它们的损毁，若是遇到载人飞船，还会威胁到航天员们的生命造成严重后果。当前，低地轨道（LEO）区域充斥着大量的空间碎片，数量达到数百万个，这些碎片的运动速度极快，能达到每小时29000公里，大约是子弹速度的七倍，鉴于此，即便是微小的空间碎片也具备足够的动能穿透航天员的太空服，或对卫星的太阳能电池板以及电子组件造成破坏。
虽然根据欧洲航天局（ESA）提供的数据，在地球上生活的人类被太空垃圾致伤的风险不到一千亿分之一，概率远低于赢得大型彩票头奖的几率，但太空垃圾可能产生的危害仍然值得关注。
太空垃圾与航天器相撞
太空清洁行动：如何拯救我们的星际家园
对于太空垃圾现在一共有四种方法：规避、预防、防护和清理。
规避是利用高科技的轨道监测技术，提前知道太空垃圾的位置，让我们的航天器绕道而行，尽量避免撞上他们。预防是为卫星设置寿命末期离轨措施，在卫星进入寿命末期时，卫星的姿态轨道发动机就会启动，将卫星主动降低轨道，使它更快地进入大气层，这样就可以减少太空垃圾的产生。对于那些在地球同步轨道上的卫星，可以把他们送到“墓地”轨道，同样也可以起到减少常用轨道上太空垃圾的效果。防护就是通过给航天器穿上铝板、高强度复合材料等“防弹衣”，来抵挡太空垃圾的撞击。清理就是将垃圾拉到大气层，让它们被烧毁，或者将太空垃圾的轨道抬高到不常用的轨道高度上。
将太空垃圾拖到大气层烧毁或拖到“墓地轨道”
2016年6月25日，中国的“长征七号”火箭首飞成功，将7个载荷成功送入太空，其中一个就是“遨龙一号”空间碎片主动清理飞行器。它就像是一个太空清洁工，运用自己身上的机械手臂抓取周围的太空垃圾，来达到清理的目的。
激光技术是目前被广泛应用于各个领域的先进技术。在清理太空垃圾的时候，激光可以像魔法棒一样，轻轻地推一下太空垃圾，改变它们飞行的路线，让它们不会撞到重要的太空设备。也可以用激光对准太空垃圾，让激光的热量把垃圾烧掉或者熔化。但是，使用激光清理太空垃圾也有一些难题，比如要非常精准地控制激光的方向和强度，还要小心激光可能被太空垃圾反弹回来。
激光清理太空垃圾
除了激光技术，还用一种叫做电磁防护的技术也可以清理太空垃圾。它可以利用电磁场来改变太空碎片的飞行路线。就像我们在磁铁旁边放个小铁片，铁皮会被吸过去一样，电磁防护也是利用类似原理，只不过是在太空里，用电磁场来吸引铁皮，改变它的方向，甚至还能把它“关”起来，送到安全的地方去。然而这种技术由于成本高、复杂度高，想要全面应用还是有很大的困难。
此外，一些科学家还从我们日常生活中的渔网捕鱼中得到灵感，想出来一个特别的方法来清理太空中的垃圾——飞网捕获。这个飞网的特别之处在于它的结构很稀疏，张开后只需很少的材料就可以覆盖很大一片空间。一个只有3千克重的飞网，展开后的面积将近一千平方米，这样的设计让飞网在太空中捕获那些卫星和大块的空间碎片时，不需要很高的精确度。而且在使用飞网的过程中不会产生更多的碎片，提高了安全性。
太空垃圾可能会对在轨运行的卫星和其他太空资产构成威胁，增加太空任务的风险，因此更应从源头控制，提升航天技术可持续性，使用环保材料，加强监控，及时清理失效设备。太空是全人类的共同财产，保护太空环境需要各个国家之间共同努力与合作。