太空垃圾在我们居住之前就污染太空了吗?

太空垃圾在我们居住之前就污染太空了吗?

2018年5月3日,

太空垃圾在我们居住之前就污染太空了吗?

科学家预测地球能承受的最大人口数量大概在90亿到100亿之间。目前的人口估计到2050年将达到90亿。因此,在人口过剩成为一个非常非常严重的问题之前,人类还有大约32年的时间。

但是,我们还能去哪里呢?

世界各地的人们已经建立了太空探索机构(想想埃隆·马斯克、杰夫·贝佐斯等人)。还有一些私营公司将火箭和卫星送入低轨道。我们往返于月球。

很明显,我们的目的是殖民唯一剩下的地方:太空。

然而,如果我们已经用垃圾填满了空间,这还会那么容易吗?

太空污染问题

太空污染问题

美国宇航局科学家唐纳德·凯斯勒在1978年的一篇论文中警告说,人造物体在太空中的每一次碰撞都会产生更多的碎片和碎片,因为碎片在撞击后会飞散。这种影响是累积的,当新的碎片与其他物体碰撞时,会产生更多的碎片。

最终,太空将变得无法通行,因为不断的碎片碰撞,包括电信系统的破坏和进一步的空间发射的无效。

国际空间站每年两次(如果不是更频繁的话)采取行动,以避免与太空垃圾发生灾难性的碰撞。

估计各不相同,但太空中大约有4000颗活跃和不活跃的卫星。它们可能会被50万块漂浮的太空碎片击中,这些碎片的大小只有几毫米,大到两辆双层巴士那么大。

空间碎片包括自然(流星体)和人造(人造)粒子。流星体围绕太阳运行,而大多数人造碎片则围绕地球运行。因此,人造垃圾通常被称为轨道碎片。

这些碎片包括破损的航天器、废弃的运载火箭、载人任务相关碎片和解体碎片。

据估计,目前有超过2万个比垒球还大的碎片围绕地球运行。它们的时速可达17500英里,这使得相对较小的轨道碎片就能严重损坏卫星或航天器。此外,还有50万块大理石大小或更大的碎片。数以百万计的碎片太小以至于无法追踪。

NASA轨道碎片首席科学家尼古拉斯·约翰逊(Nicholas Johnson)说:“太空任务面临的最大风险来自无法跟踪的碎片。”国防部对地球轨道上比垒球还大的物体进行了超精确的分类。

你开始明白了吗?太空中有很多东西会给太空旅行者带来严重的问题。

空间碎片和人类航天器

空间碎片和人类航天器

超过50万块碎片,或“太空垃圾”,“它们在绕地球运行时被跟踪。

空间碎片数量的增加增加了对空间飞行器的危险,特别是对国际空间站、航天飞机和其他载人航天器的危险。

美国国家航空航天局监测太空碎片来预测碰撞,并使用一套长期存在的指导方针来为此类事件做准备。这些指导方针是现有飞行规则的一部分,规定当一块碎片离得足够近,从而增加碰撞的可能性时,就要采取规避行动或其他预防措施,以确保机组人员的安全。

通常情况下,会有大量的提前通知,这允许时间稍微移动空间站(称为“碎片规避机动”)。其他时候,跟踪数据不能给出足够精确的碎片定位,或者无法及时发现近距离撞击,从而进行轨道调整。

当这种情况发生时,世界各地的控制中心可能会同意将宇航员转移到用于载人往返国际空间站的联盟号宇宙飞船中。如果发生碰撞,造成生命维持舱压力下降或严重损坏,宇航员将有能力离开空间站。

避免碎片的运动通常很小,发生在预计碰撞的一到几个小时之前。这些机动与航天飞机可以计划和实施在短短几个小时。国际空间站需要近30个小时来计划和执行行动,因为需要使用空间站的俄罗斯推进器,或者激活其中一艘对接航天器上的推进系统。

2009年,我们目睹了两颗完整的卫星首次发生重大碰撞——一颗美国铱星和一颗老化的俄罗斯宇宙飞船。这次碰撞造成了2000多块环绕地球运行的金属碎片。

美国国家研究委员会(National Research Council) 2011年的一份报告警告说,地球轨道可能正达到一个“临界点”,碰撞将变得更加常见。研究人员认为,地球周围直接的轨道空间可能在10到20年后才会出现严重问题。

太空污染的事实

它是估计有几亿件太空碎片漂浮在我们太阳系的区域。许多像卡车一样大,而有些比斑点的油漆还小。

NASA追踪的火箭助推器、宇宙飞船碎片和由太空碰撞或爆炸引起的粒子和碎片都是在地球周围以每小时36000公里的速度旋转的太空垃圾。

地球的重力场会抓住大量的太空垃圾,把它们拖到越来越低的轨道上,直到它们在地球的大气层中燃烧殆尽。当太空垃圾在更高的高度轨道运行时,它将比在低于600公里轨道上运行的太空垃圾在轨道上停留的时间长数年。科学家估计,在地球大气层上方1000公里以上的高空,太空垃圾可以继续在轨道上运行100年或更长时间。

空间碎片移除

空间碎片移除

杰森举行是一位科学家,他发明了一种装置,希望能在清理太空垃圾方面派上用场。他拥有悉尼大学的机器人博士学位,并创建了悉尼大学的空间工程实验室。在那里,他制造了火箭发动机,并领导了太空卫星的开发。

赫尔德对他和他的团队创造的这个装置抱有很高的期望,希望它能够将太空垃圾拖回大气层激烈的死亡。模块,称为DragEN是一个类似溜溜球的装置,重量不到100克。它可以附着在卫星和其他航天器上。

使用时,DragEN会展开数百米长的导电材料,当它穿过地球的磁场时,会抓住电和磁力。这种力量将垃圾拖回地球的大气层,然后在那里爆炸。

赫尔德无法估计德拉根号上的一颗卫星燃烧起来需要多长时间。然而,印度空间研究组织(Indian Space Research Organization)计划不久将在太空进行卫星发射试验。

“卫星的任务是拍摄地球照片和下行照片,”赫尔德说。

在任务结束时,该团队将释放DragEN系绳,开始将卫星拖回地球。我们都很想知道DragEN在太空中是如何展开的,以及它降落的速度是多快或多慢。”

今天,赫尔德领导着悉尼的军刀航天公司,他在那里建立了德拉根,他相信这将有助于摧毁太空碎片,这是世界各地太空项目的一个关键问题。

赫尔德并不是唯一一个努力清除太空垃圾的人。虽然澳大利亚不建造航天器或卫星系统,但它确实从太空收集数据和信息。澳大利亚太空研究人员监测了大约29,000块太空垃圾,并警告人类太空居民即将发生碰撞。

国际的时间表美国宇航局轨道碎片计划办公室(NASA 's Orbital Debris Program Office)最初设定的任何太空卫星或轨道飞行器的自毁标准是在卫星运行寿命结束后25年。这仍然是新发射的目标,以限制不断增长的太空垃圾。

在国际上,解决这一问题是紧迫的;价值数十亿美元的卫星经常受到碰撞的威胁。我们向太空发射飞船的频率比它们被摧毁的频率要高。

联合国外层空间事务厅与美国宇航局和欧洲航天局合作,制定了一套关于减少空间碎片的准则。但是,阿德莱德弗林德斯大学的空间考古学家爱丽丝·戈尔曼博士说,在所有的任务中,只有40%遵循了联合国的自愿准则。

人类用垃圾填满了水道、垃圾填埋场和街道所以同样的事情发生在地球轨道上也就不足为奇了。一些太空垃圾清除任务的重点是报废的卫星,用机械臂捕获它们,用鱼叉叉住它们,或者用帆或绳索减缓它们的速度。较小的碎片则用激光瞄准或通过粘合剂收集。

目前,有几项太空垃圾清除任务正在进行中:

  • 英国的RemoveDebris计划于2017年推出
  • 日本刚刚发射的Kounotori 6号卫星,携带着Kounotori综合绳系实验
  • e.从欧空局脱离轨道的时间定于2023年或2024年
  • 日本初创公司Astroscale正在设计一颗碎片清除卫星,计划于今年发射

Astroscale计划在2019年10月展示其卫星ELSA。美国宇航局和欧空局都在继续研究和开发捕捉和安全脱轨非运行物体的技术。

太空在时间上够干净吗?

这些在追踪和消除太空垃圾和碎片方面的巨大进步将有助于清理围绕地球的轨道路径。

最主要的担忧是,这次清理是否会及时发生,以便我们的人口能够成功地殖民外太空。随着人类人口的不断增长,扩张我们世界的唯一可行办法就是在外层空间定居。

资源:

Baidu
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