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“阿里郎3号”卫星躲过一劫,南航专家科普航天器的“凌波微步”
2021/12/14 19:33  新华报业网  

  交汇点讯 近日,韩国“阿里郎3号”卫星险些被一块高速飞行的太空垃圾击中,这块卫星残骸与“阿里郎3号”卫星之间的最近距离一度只有62米。“阿里郎3号”通过紧急升高高度才躲过了一劫。

  随着微小卫星技术的成熟,地球轨道上航天器数量持续快速增长,使太空垃圾带来的潜在风险进一步增大。太空垃圾从何而来,航天器如何躲避这些天外来客?记者采访了南京航空航天大学航天学院康国华教授。

  与“阿里郎”卫星一样,很多卫星都部署在500公里以上高度。“在这个高度上的航天器几乎无法通过坠入大气而销毁,会在轨道上越积越多。”比如SpaceX的“星链计划”就有4.2万颗卫星,“每个卫星都有寿命限制,但如果卫星轨道较高,卫星失效后又没有主动的离轨措施,那只能长时间滞留在轨道上。”康国华说,随着大规模卫星入轨,失效卫星数量将不断增加,相撞概率也随之上升,并且会产生链式反应,形成太空垃圾带。尽管SpaceX已经提出保证,卫星都有离轨措施,到期后将主动坠入大气层烧毁,但即使如此,截至目前,已发射的800多颗星链卫星中仍有3%左右的失效卫星完全联系不上,成为“死星”。

  图片:康国华提供

  截至2021年的最新数据,目前在轨卫星超过7000颗。根据美国洲际导弹防御系统雷达网公开的监测数据,围绕地球转动的太空垃圾,估计总共有1亿多块,尺寸有大有小,从毫米级、厘米级到米级以上不等。

  “即便是毫米级的太空垃圾,由于其在太空中运动速度非常快,因此也有相当的破坏力。” 康国华介绍,太空垃圾和自然形成的碎片已经成了国际空间站(International Space Station)面临的巨大威胁。就在今年5月,国际空间站的最重要部件之一机械臂被太空垃圾击中,外表的保温层被撕裂,留下了一个洞口,由于碎片的体积过于微小无法追踪。2016年,在国际空间站的穹顶舱(Cupola)也曾发现一处约0.7厘米的小裂缝,欧洲太空总署认为裂缝可能是由仅千分之一毫米的金属碎片或金属垃圾引起。

  如何躲避这些天外来客,业界已经有一定的经验。比如说此次韩国航空宇宙研究院发现险情后,就利用卫星推力器,将“阿里郎3号”卫星的高度提升了150米,实现了紧急回避。“对于轨道上厘米级的物体,我们的技术是可以监测到的。在每个航天器入轨之前,我们都会对以后的工作轨道做一个详细的风险分析,确认与现有航天器及碎片没有相撞风险,航天器才可以入轨。”康国华说,进入轨道后,地面还会通过空间目标监测技术,观测跟踪空间碎片,确保航天器可以实时得到预警躲避可能碰到的太空垃圾。

  当然,这种躲避并非毫无代价。康国华介绍,为了躲避太空垃圾,每年国际空间站都要做一些“规避动作”,机动变轨,抬高或者降低轨道,也会因此产生多余的燃料消耗。

  随着入轨航天器数量增加,特别是近年来几次对在轨卫星摧毁试验,太空垃圾数量也急剧增加,太空垃圾的清理已成为一个研究热点,各国科学家也正“脑洞大开”地解决这一难题。康国华科普道,比如“飞爪”“飞网”等,飞爪是通过刚性的方式,伸出机械臂抓取太空垃圾,带离轨道;而飞网是一种柔性的方式,发射一艘载有飞网捕获系统的太空拖船,发现并接近太空垃圾后,这张柔性绳索编制的大型飞网将“裹”走垃圾拖离太空的“高速公路”。

  各种空间碎片清理的工作和项目也被提上日程。欧洲航天局与“清洁太空”公司今年签订合同,将在2025年发射世界上第一颗太空垃圾清洁卫星——“清洁太空一号”,清理太空中的垃圾。

  如今,保持空间环境清洁,已经成了所有负责任航天大国的共识。“根据国际公约要求,所有入轨航天器都要自带离轨措施,即达到运行寿命或失效时自动驶离太空,坠毁在大气层。” 尽管这种预防措施,受太空环境、寿命周期等种种制约,实现起来并不太容易。但乘着太空的“高速公路”还没有拥堵的时候,一方面降低航天器成为太空垃圾的可能性,另一方面,太空垃圾“清道夫”技术的进步,我们就能在航天事业发展的同时,还太空一片清澈。

  新华日报·交汇点记者 杨频萍

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责编:顾志铭

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