2024-04-28 18:14 来源：得道网
仰望天空，很难想象那里会缺少空间。但越来越多的科学家告诉我们，在蓝色之外，轨道上没有足够的空间，这可能会导致非常糟糕的结局。
我们制造了这个问题。自从太空时代开始以来，我们已经将大约9000吨的设备送入轨道，其中大部分是近地轨道，即leo轨道，卫星和国际空间站都在400公里到2000公里的距离上绕地球运行。
在平流层之外，到处都是太空垃圾——火箭的部件、报废的卫星和其他东西，一直到螺母、螺栓，甚至油漆的斑点。
目前，清洁解决方案正在出现，计划于2026年发射的卫星“抓取”项目，以及一个单独的磁对接解决方案，旨在充当“太空清扫器”，主动清除碎片。
据欧洲航天局(ESA)称，自1957年进入太空时代以来，截至去年6月，已将15760颗卫星送入轨道。其中10,550架仍在太空，8,200架在运行。
除此之外，还有数以万计的尺寸大于10厘米的太空垃圾，以及数以百万计的速度比高速子弹快10倍的小碎片，这意味着碰撞有可能摧毁我们的实时卫星，并导致地球上的通信混乱。
想象一下，一颗简单的螺丝钉从轨道上的卫星上脱落，可能是由于之前的碰撞。它以每秒8公里的速度移动，一旦受到撞击，其破坏力将与手榴弹相当。
桑德拉·布洛克主演的电影《地心引力》探讨了这种威胁，讲述了一架航天飞机被碎片击中并造成灾难性后果的故事。
让航天行业从业者感到恐惧的是凯斯勒效应。美国宇航局科学家唐纳德·凯斯勒(Donald Kessler)在20世纪70年代末首先提出了这个模型，该模型预测，随着人类向近地轨道填充越来越多的垃圾，碰撞的可能性也会增加。这些碰撞产生了更多更小的碎片，这进一步增加了碰撞的可能性，最终使整个轨道无法使用。
ClearSpace UK的总经理罗里·霍姆斯告诉《国家报》说:“有碰撞。
“2009年，一颗死卫星和一颗活卫星之间发生了著名的碰撞，导致活卫星完全消失。我们还没有到无法在太空中做任何事情的地步——我们只需要确保我们不会到达那个地步。”
问题是并不是所有的空间都有相同的价值。全球卫星运行的近地轨道被认为是最顶级的地方，因为那里是大多数与人类有关的太空活动发生的地方，也是垃圾所在的地方。
英国航天局(UK Space Agency)投资主管克雷格•布朗(Craig Brown)指出，一些近地轨道和地球静止轨道“在某些地区已经变得相当拥挤”。
“卫星支撑着英国五分之一的GDP，”他告诉《国家报》。
“航天行业本身作为一个垂直市场的价值约为175亿英镑(220亿美元)，但它支撑着3700亿英镑(GDP)。
“所以，我们照顾好这项资产对社会来说真的非常重要。如果我们不这样做，不仅对我们在轨道上进行的科学研究，而且对整个社会和经济都将是灾难性的。”
公平地说，航天工业的一些混乱会自行清理，并受到监管。
卫星运营商必须证明他们的卫星符合报废规定，这意味着一旦任务结束，卫星就需要被处理掉。
最简单的方法是把它移到一个衰变轨道上，最终在地球大气层中燃烧殆尽。
“如果你在足够低的轨道上，那么你自然会在这个时间尺度内衰变，”布朗先生告诉《国家报》。
“如果你不是在一个足够低的轨道上，你必须证明你有能力进入一个衰变轨道，这将使你在轨道上花费的时间限制在要求的范围内。”
但是，当然，事情会出错，卫星可能会因为各种原因在任务结束前死亡。然而，这可能意味着它无法到达衰变轨道，成为另一块太空垃圾。
这就是一些创新公司出现的原因。他们正在开发太空飞行器和有助于清理太空的技术。
成立于六年前的ClearSpace公司将在两年内建造并发射其卫星捕获航天器。
这家英国公司的飞船可以包裹坏掉的或报废的卫星，然后把它们运送到腐朽的轨道上。
福尔摩斯告诉《国家报》:“我们在卫星前端安装了一套先进的传感器，这样我们就可以精确定位并导航到我们想要移除的物体。”
“我们去了。我们给它一个大大的熊抱。牢牢抓住它，然后把它拉下来，把它扔到大气层的顶部，在那里它安全地燃烧起来。”
“整个行业都意识到了这个问题。现在，人们在设计卫星的时候会想，‘卫星寿命结束时会发生什么?临终计划是什么?这在20年前是不可能发生的。
“但这种变化只是在过去五年左右才发生的——人们开始负责任地思考，并思考‘之后会发生什么?’”
全球航天工业正在经历重大飞跃，以埃隆·马斯克(Elon Musk)的太空探索技术公司(space X)为首的私营公司正迅速进入市场。在地球上对数据和通信需求的推动下，将要发射的卫星比以往任何时候都多。
“他们都想进入同一个轨道——近地轨道，”Astroscale公司的Tomoyo Mimura告诉《国家报》。“每天都有一颗卫星在操纵以避免碰撞。
“我们试图平衡可持续性和从太空获得新的发展。”
成立于10年前的Astroscale致力于清理轨道高速公路，并将其员工称为“太空清洁工”。
在主动空间碎片清除系统方面，该公司有几个项目正在筹备中。
由Astroscale公司提供的“生命终结服务”(Elsa)基于磁性对接系统的原理工作，因此可以捕获和移除失效的卫星。
这个想法是，在不久的将来，当卫星在地球上建造时，将有一个磁性对接板附着在它们身上。然后，Astroscale的航天器可以在卫星寿命结束时锁定它，并在它成为另一块太空垃圾之前将其移出轨道。
Astroscale去年成功完成了Elsa-D任务，证明了这种磁捕获技术的有效性(“D”代表演示)。该项目目前正进入名为Elsa-M(多枚)的商业运营阶段。
因此，Astroscale有一个名为“宇宙”的卫星“抓取”项目，计划于2026年发射。与ClearSpace的飞行器不同的是，这款飞行器只有一个灵活的机械臂，可以固定在太空碎片上，并将其安全地带到一个衰变的轨道上。
“我们承认有些卫星没有磁性对接系统，所以我们也在开发一种机械臂来捕捉那些没有准备好的卫星，”Mimura女士告诉《国家报》。
“我们要求商业卫星运营商为生命终结服务做好准备。所以，如果他们有对接板，我们可以磁性地捕获它，但如果需要的话，它也足够坚固，可以用机械臂捕获。”
从一个非常实际的商业角度来看，英国航天局的布朗先生渴望看到英国走在太空碎片清除的前沿。
“我们支持ClearSpace和Astroscale的主要原因之一是，我们相信它们背后有一个坚实的商业模式，这将使这些公司不仅能帮助我们清理近地轨道，而且还能在这个过程中赚钱，并改善英国经济，”他告诉《国家报》。
“向轨道发射卫星的公司希望他们的垃圾被清除，因为他们知道部分轨道是他们的资产。
“如果他们不能再使用他们的轨道，因为他们已经填满了垃圾，那么他们就失去了他们的主要资产，即在该轨道上安全运行的能力。”
太空没有国界，所以实际上太空垃圾是一个全球性的问题。问题是，当涉及到卫星的报废计划和空间碎片的清除时，各国采用不同的规则和条例。
尽管77个航天机构(其中16个具有发射能力)之间进行了良好的合作，但世界上还远没有一套对所有参与航天工业的国家都具有约束力的规定。
萨里卫星公司主管安德鲁·考索恩在接受《国家报》采访时表示:“如果不是世界上所有国家都适用同样的规定，那么作为一家卫星制造商，你就会看到我在另一个国家的竞争对手之间的区别，他们不需要设计出能让它负责任地脱离轨道的功能，但我是。”
“这将使那些负责任的公司在全球市场上处于不利地位。
“这绝对应该符合每个人的利益。然而，世界上有些国家并没有将其纳入监管。”
如果要有效解决报废卫星和其他空间碎片的问题，就需要技术进步、商业模式和法规相互吸引。
对数据、地理情报、导航和通信的需求似乎呈指数级增长，这意味着未来几年将有数千颗卫星被送往近地轨道。
跟踪太空中所有东西的位置也是一项大生意，因为卫星运营商必须时刻保持警惕，意识到碰撞的可能性，并相应地进行机动以避免碰撞。
值得庆幸的是，到目前为止，碰撞很少发生，但随着现有的数千颗卫星在未来几年可能会有数万颗卫星加入，风险只会增加，布朗先生告诉《国家报》。
“每次你在电视上看节目时，这个文件可能在某个时候通过了卫星。每次你导航去某个地方，都要经过卫星。许多电话部分是通过卫星传输的。”
“迄今为止，只有极少数卫星受到了这种灾难性的影响。在这种情况频繁发生之前，我们必须认真对待这一点，这一点非常重要。”
