超過1億件這樣的垃圾該如何清理?用“漁網”還是“魚叉”?

“導彈擊中的殘片引起連鎖反應

 

撞擊到其他衛星形成更多殘片

 

正以超過子彈的速度

 

向你們的軌道飛去”

 

……

 

這是電影《地心引力》中的片段,三名宇航員在太空執行修復哈勃太空望遠鏡的任務過程中,遭遇到太空碎片襲擊。儘管電影是虛構的,但導致事故發生的“太空碎片”卻是真實存在的。

 

目前,太空碎片已有大約7500噸,且還在以驚人的速度增長。美國航空航天局估計,地球軌道上太空碎片的數量至少有1億件,移動速度可達每小時28000公里。足以損壞衛星或火箭。

 

二十一萬億分之一的“天外來客”

 

北京時間4月2日8時15分左右,“天宮一號”目標飛行器再次進入大氣層,絕大部分器件在再入大氣層過程中燒蝕銷燬。對於太空碎片墜落時是否會造成災難的疑慮,專家表示地球上的人被太空碎片擊中的概率大約是二十一萬億分之一。

 

儘管概率很低,但是卻曾經真實發生過。2009年夏天,英國亨伯賽德郡的一對老夫婦,就被這樣一個突如其來的“天外來客”打破了寧靜的生活。

 

他們在家中聽到巨大的響聲從屋頂傳來,隨後發現屋頂有個大洞。而在地板的角落裡,他們發現了一塊重1.8公斤的、有些燙手的鐵塊。4個月後,調查人員得出結論,該鐵塊正是一塊太空碎片。

 

太空碎片多為各種零件和撞擊殘骸

 

那麼,太空碎片到底是如何產生的呢?這要追溯到1957年10月4日,蘇聯成功發射世界上第一顆人造地球衛星“斯普特尼克1號”。它不僅標誌著太空時代的開始,同時也成為太空“白色汙染”的開始。

 

太空垃圾的產生方式分為兩種:一類是來自宇航員不慎遺落在太空的各種零件和生活垃圾;另一類是由衛星、火箭等航天器相互撞擊後產生的殘骸。

 

倫敦大學學院講師斯圖爾特·格雷在一次演講中以非常直觀的動畫展示了,從1957年人類發射第一顆人造衛星,到2016年近60年間太空垃圾的增長情況。隨著繞地球軌道執行的太空碎片數量逐年增加,從衛星到宇航員,都受到它們的威脅。

 

“回收”太空垃圾:用網捕獲、用叉拖回

 

4月2日,一枚“獵鷹9”火箭從佛羅里達州卡納維拉爾角的肯尼迪航天中心起飛前往國際空間站。火箭上搭載著一顆名為“清除太空碎片”的衛星平臺。

 

當衛星與國際空間站對接後,空間站內的航天員會通過空間站內部的運輸帶,將其送到“日本模組”中的氣閘部署,然後由機器人手臂釋放到太空,開始執行清理太空垃圾的測試任務。

 

測試任務預計將在今年5月下旬開啟。屆時,將測試兩種清除太空垃圾的方式。

 

方式一:用網捕獲

 

衛星發射出一塊太空垃圾,再發射出捕捉網以測試其有效性。

 

義大利太空專家 拉瓦尼亞:

 

我們的想法是,模仿漁民海上捕撈的做法,準備一張大的特殊漁網,跟那些漂浮的太空垃圾和廢棄衛星保持一定的距離,然後把漁網從遠處拋下去,緊接著收緊繩索,把太空垃圾包裹起來。

 

方式二:用魚叉拖回

 

衛星發射出一塊太空垃圾,再發射魚叉將其擊中拖回,以測試它的準確性。

 

對於如何保證不會在操作過程中進一步破損成更多碎片,空中客車高階專案工程師韋曼表示,他們設計了一種丟擲的裝置,可以把垃圾拖回軌道,等垃圾進入大氣層後自行焚燬。

 

清理太空垃圾 多國“各顯神通”

 

此外,為了清理這些垃圾,各國研究人員想出了很多辦法。

 

歐洲航天局研製出一種可以捕捉較大太空垃圾的機械臂。

 

歐洲航天局工程師 費爾南德斯:

 

我們使用安裝在較小的機器手臂上的相機來模擬再現衛星周圍的運動狀況,這些衛星就是我們想要處理或捕捉的目標衛星。

 

日本宇宙航空研究開發機構則聯合一家擁有百年傳統技術的漁網製造商,共同打造出一個巨型“磁網”。“磁網”由強韌而有彈性的金屬纖維製成,長300米,寬30釐米,可產生一個磁場,吸引地球軌道上的一些太空碎片。