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如何清理太空垃圾?

为保护太空环境,减少太空垃圾对航天器的威胁,有识之士一直在研究清理太空垃圾的办法。

对于仍能控制的报废航天器,焚烧处理是一种比较常用的解决方案。例如,“国际空间站”上的航天员曾特意将废弃氨水罐抛入大气层焚毁。这种技术同样适用于寿命已尽的人造卫星。人造卫星工作寿命终止后,可以用推力器使其减速,降低轨道高度,最后重新进入大气层自行焚毁。另一种解决办法是让即将报废的人造卫星利用自身推力器飞到一条更高的轨道上,那里运行的航天器寥寥无几,因此发生撞击的可能性也大大降低。

对于太空垃圾,清除与回收的方法有多种:“激光扫帚”是用激光产生的光压推开微小碎片,或用热量气化太空碎片,适合清除直径1~10厘米的太空垃圾;“太空垃圾网”是用高强度纤维编织的网络拦截太空碎片;“机器清洁工”则是用带有机械臂的卫星机动到大块太空碎片附近,然后抓住该碎片;“自杀式清扫”就是发射航天器与大块太空碎片“对接”,使其速度降低,变轨至低轨道,进入大气层焚毁。

美国一家公司曾建议开发一种名为“太空牧羊犬”的装置,把太空垃圾逐个清出轨道:太阳能飞船上装备有数个“牧羊犬”般的小型飞船,小飞船围绕太空垃圾飞行并寻找合适的对接点,一旦与太空垃圾连接就将其拖回大气层。每次小飞船都可以捕捉相当于自身质量数倍的太空垃圾。这听起来就像用牧羊犬围拢羊群一样简单,但目前技术尚难达到。

还有一种办法是给太空垃圾插上“翅膀”,让它们自己飞回地球。英国萨里大学的科学家公布过一种“立方帆”设计,可以使较大的太空垃圾脱离轨道。立方帆展开后成为一块5米×5米的塑料薄膜,近地轨道上的稀薄空气分子作用在这层薄膜上,可使其缓缓减速。立方帆将单独发射并且在地面的引导下使用自身的动力来靠近太空垃圾。一旦和太空垃圾对接,它就会张开帆,把太空垃圾拖离轨道,坠向地面。

但以上这些方法大都停留在设想阶段。眼下防范太空垃圾还是以“躲”为主,或者等待它们自己进入大气层烧毁。

当然,所有这些事后处理办法都比不上杜绝制造太空垃圾来得彻底。中国很注重通过技术手段保护太空环境。“长征四号乙”运载火箭的末级火箭加装了剩余推进剂排放系统,使用完毕后不会发生爆炸产生碎片。这成了国际公认的成功案例。“鑫诺二号”卫星和“风云二号”卫星都装有离轨系统,在卫星退役后能依靠剩余动力,飞入离开地球静止轨道300千米的“公墓轨道”,避免干扰其他地球静止轨道卫星的运行。

【知识点】月球周围的太空垃圾

有专家认为,人类探测月球也应该考虑月球周围的太空垃圾问题。这些围绕月球运转的碎片会对未来的无人探月计划和载人登月计划构成威胁。它们都是人类月球探测的副产品,由各种航天器的碎片构成。因为月球引力场不均匀,这些碎片有可能冲出本来的轨道,高速撞向月球表面。这不但会对登月航天员的安全构成威胁,也可能破坏具有历史纪念意义的“阿波罗”飞船着陆点。留在月球表面的探测器残骸越来越多,也会破坏月面的真实环境。

【发散思维】你有什么好方法,可以去除太空垃圾