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太空垃圾太多?能回收的建太空酒店,不能回收用鐳射大炮粉碎它!

由 前瞻網 發表于 影視2022-12-08
簡介回收天線重新利用太空垃圾成為有價值的衛星部件,美國國防部高階研究計劃局(DARPA)也考慮過,並且還啟動了一個名為“鳳凰”的計劃,旨在回收仍在使用的報廢衛星碎片,將其整合到新的太空系統中

太空垃圾怎麼回收的

太空垃圾太多?能回收的建太空酒店,不能回收用鐳射大炮粉碎它!

身在地球的我們尚與各種塑膠垃圾做鬥爭,不知不覺中,太空垃圾也成了一個令人頭疼的問題。這些太空垃圾由舊火箭碎片和衛星碎片組成,以驚人的速度繞地球運轉,對衛星和未來的太空飛行都構成了嚴重威脅。

據估計,目前大約有34,000塊大於10釐米的碎片漂浮在太空中。儘管提出了許多清理太空垃圾的想法,但最近提出的一個新概念可能是迄今為止最雄心勃勃的,嗯…坦率地說,聽起來有點傻。

加拿大太空發射初創公司Maritime Launch Services(MLS)與商業太空服務公司Nanoracks的合作,旨在尋找一種方法,將使用過的火箭上層轉化為整個太陽系的“前哨”,用於太空倉庫、太空旅館,太空加油站等。基本上,它做的是升級換代,只不過用的是火箭零件,而不是舊木箱和玻璃瓶。

Nanoracks執行長Jeffrey Manber表示:“火箭上層可以做很多事情,而我們對Nanoracks的核心信念是,不要在太空浪費東西——它們太寶貴了。”

作為交易的一部分,Nanoracks將致力於翻新MLS的火箭。但是,MLS希望使用的Cyclone 4M火箭還不夠大,不足以供人類以任何有意義的方式使用。這意味著該計劃仍然是一項未來的計劃。

不過,這兩家公司並不灰心。根據報道,Nanoracks正在考慮使用太空焊接機器人(包括蛇形機器人)來幫助重新利用材料。

MLS總裁兼執行長斯蒂芬·馬捷(Stephen Matier)表示,不管怎麼說,我們已經有了這些東西,為什麼不把它們拿去重新利用,再賦予它額外價值呢?這樣還可以做更多的科學研究。

當然,以這種方式回收太空垃圾是不可能的。不過,在解決一個非常實際的問題時,這是一個有趣的建議。 MLS和Nanorack的計劃能否成功仍有待觀察。但有一點可以肯定:如果這個想法成功了,我們很樂意住在一家時髦的回收火箭太空酒店裡。

在近60年的太空探索中,我們留下的太空垃圾中一些碎片小如油漆斑點,而另一些則是耗盡燃料的衛星殘骸。

大多數太空垃圾是由相當昂貴的材料組成的,這些材料被用來製造火箭和衛星。太空垃圾有沒有可能成為一種未被利用的漂浮資源呢?除了太空酒店,更現實點,如果我們可以將這些太空垃圾轉換成太空任務的元件,情況會怎樣?

助力火星任務

雖然太空垃圾是一個眾所周知的問題,但處理太空垃圾的想法總是繞不開一個問題:經濟支援。這就是為什麼太空初創公司Firefly space Systems的執行長湯姆馬庫西奇(Tom Markusic)建議回收一些報廢的太空衛星,用於火星任務。

馬庫西奇提出,仔細想想從螺帽、螺栓到電子裝置都是火星殖民地所需要的,航天器可以使用太陽能電力驅動的拖船將報廢的衛星拖出地球軌道,以降低燃料成本。這些拖船將前往火星的衛星火衛一,供人類分解和使用原材料。

馬庫西奇估計在太空中已經有幾百顆報廢的衛星可以使用。由於這些太空垃圾元件已經在太空中,因此從地球表面發射這些材料不需要任何發射費用。

馬庫西奇表示,“它們經過重新組裝,配置成在火星上需要的硬體型別,助力我們的探路者任務,我們的人類任務。”他將之比作打翻一桶樂高然後重新組裝。

當然,問題是誰來為這樣的計劃買單。許多公司都建議處理太空垃圾,但由於沒有管轄權,也沒有直接的威脅,所以總有資金問題。

“太空垃圾問題有點像全球變暖——很難讓各國政府同意資助此類活動。”英國薩里大學的研究人員賈森福肖(Jason Forshaw)表示。

“我們正試圖提高認識,太空也是地球環境的一部分——太空也需要清潔。”福肖說,太空中有7000噸垃圾,他相信有很多技術可以將它們清除。

馬庫西奇說,他相信,如果有充分的理由,政府實體會有興趣出資清理太空垃圾。但在前往火星之前,他需要為一枚火箭籌集資金,讓他的初創公司進入發射市場。這顆名為“螢火蟲阿爾法”的衛星將向太空發射重量不到1000公斤的輕型衛星,一些用於第三方的立方體衛星可能會為其帶來更多收入。

他的專案估計價值1億美元,從風險投資家和天使投資人那裡“籌集並花掉”了其中的三分之一。然而,在2500萬美元的A輪融資陷入停滯,一些參與方在最後一刻退出了。

回收天線

重新利用太空垃圾成為有價值的衛星部件,美國國防部高階研究計劃局(DARPA)也考慮過,並且還啟動了一個名為“鳳凰”的計劃,旨在回收仍在使用的報廢衛星碎片,將其整合到新的太空系統中。

“鳳凰”計劃的目標是利用一種類似機器人的機械裝置,從地球同步軌道(距地球約35406公里)上的許多退役和報廢的衛星上獲取仍在工作的天線,並把它們連線到從地球發射的更小的“衛星”或奈米衛星上。

DARPA官員說,如果成功的話,“鳳凰”計劃將為美國軍方節省大量的發射費用。天線又大又笨重,需要大量燃料才能發射,而發射沒有天線的“衛星”則要便宜得多。

“鳳凰”計劃設想將一種類似機械的衛星服務系統的“小艇”運載火箭發射到地球同步軌道。“小艇”將配備抓握機械臂和遠端視覺系統。這些衛星將作為額外的有效載荷被其他衛星送入太空。

“小艇”將巡航到一個小衛星,把它拖出投放到適當的廢棄衛星。然後,“小艇”將把天線從退役衛星切換到衛星上,利用以前無用的太空垃圾,製造出一顆“新的”、相對便宜的衛星。

據“鳳凰”專案經理大衛·巴恩哈特表示, GEO衛星的設計初衷不是用來拆卸或修復的,所以這不是簡單地移除一些螺母和螺栓的問題。”“這需要新的遠端成像技術和機器人技術,以及用於抓取、切割和修改複雜系統的特殊工具,因為現有的關節通常是模壓或焊接的。”

鳳凰計劃也可以藉助一些地面技術,例如,它可能會結合當今遠端機器人系統(醫生能夠為數千英里外的病人進行手術),以及先進的遠端成像系統(使石油鑽探者能夠看到數千英尺水下的海底)。

但這些技術需要重新開發,應對太空微重力、高真空和強輻射環境帶來的挑戰,從而在太空中運作起來。

雖然上面這些設想都不錯,將太空垃圾回收建太空酒店、新的衛星,但對於那麼沒法再利用的太空垃圾呢?只能任由它們向幽靈一樣漂浮著嗎?對此,中國研究員提出了一種設想!

鐳射粉碎

去年1月,中國研究人員一篇論文發表在Optik雜誌(國際光學電子學領域核心期刊)上,探索了利用軌道鐳射站對太空碎片進行爆破的可能性。

一些研究人員建議將太空碎片拖出軌道,將其困在軌道網中,甚至將其減速,使其在地球大氣層中燃燒。不過,中國研究人員的鐳射定向專案可能是最有效的。

在他們的研究中,科學家們成功地模擬了一個軌道鐳射站,該站將以每秒20束光照射4英寸以下的太空碎片,持續2分鐘。這種撞擊的目的是迫使太空垃圾在大氣層中燃燒,或者將其推離大氣層,以防止碰撞。

最後研究結論是,發射這些鐳射站是可能的,它們將有效地清除太空垃圾和防止未來的碰撞。

這些軌道鐳射站只能摧毀非常小的空間碎片。目前還不清楚它是否能將更大的太空垃圾推到安全的地方。建立鐳射站的後勤工作也會很複雜。誰來建造它們?能建多少?成本如何?等等一系列問題都有待解決。

此外,美日德專家提出過類似設想,利用脈衝式鐳射槍、鐳射束轟擊太空垃圾。