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美科学家拟用地面激光器击落太空垃圾
2011-11-01 08:52:36   编辑:雪花   点击可以复制本篇文章的标题和链接
 
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据美国《连线》杂志报道,目前在低地球轨道上散布着数十万颗大小各异的太空垃圾,这些太空垃圾将对火箭发射和卫星运行构成潜在的威胁。现在,一个科学家小组正计划使用地面激光器将它们击落。

激光照射所产生的热量将蒸发掉这些太空垃圾表面的一小部分外壳物质,这些被蒸发的物质将在这些太空垃圾后部产生微弱的等离子喷流,从而减缓这些太空碎片的运行速度,最终导致它们脱轨,坠入地球大气层焚毁。

有关这一计划的论文发表在了10月17日的arxiv 网站上,论文合著者,联合光子公司工程师克劳德·菲普斯(Claude Phipps)说:“事实上你所做的是制造一枚激光推进的火箭,这些太空垃圾就靠着这种‘减速火箭’减速脱轨并最终坠毁。”

太空垃圾个头差异极大,从微小的碎屑到整个的废弃卫星或火箭上面级,现在所有这些垃圾的数量经过数十年的累积,正在达到某一临界点。现在,世界各国的航天机构突然发现,太空垃圾在低地球轨道上的密度已经达到了让碰撞几乎不可避免的程度,而更要命的是,每一次这样的碰撞事件发生后又会产生更多的新碎片。

这一情景早在1978年就已经由太空物理学家唐纳德·凯斯勒(Donald Kessler)提出。他当时便指出,未来人类将面对这样一个情景,那就是运行在轨道上的卫星将不得不担心太空垃圾的威胁,这些太空垃圾将能击穿卫星的外壳。就在两年前,一颗美国卫星和一颗报废的俄国卫星在西伯利亚地区上空相撞,这是首次纪录到的大型太空卫星撞击事件。而就在今年早些时候,国际空间站上的宇航员们被要求紧急进入对接的联盟号逃生飞船随时准备撤离,原因就是地面观察发现有一颗太空碎片很可能会击中国际空间站。

美国宇航局考虑过多种选项,试图清理掉太空中过多的垃圾。他们考虑过的方案可谓五花八门,包括使用飞船拉开的大型拖网等等。凯斯勒透露,事实上宇航局之前也曾设想过一种激光清理方案,当时宇航局设想利用一束地面发出的中等能级激光束击中太空垃圾,并借助激光光子施加的微弱推力让太空垃圾逐渐减速坠落。但是这一方案的有效性将仅仅局限于非常轻质的太空垃圾身上,而对那些最危险的较大型的垃圾则无能为力。凯斯勒本人当年曾经是美国宇航局轨道碎片研究方面的高级科学家。

如果我们采用更加高能的激光器,比如150千瓦级,我们应当就能对任何尺寸的太空垃圾采取措施。那些小型的垃圾(尺寸小于3英寸,约合7.6厘米)在激光器作用下将减速脱轨并坠入大气层焚毁,而那些较大型的垃圾则需要精心策划,引导它们在地表大洋中安全坠毁。

使用地面激光器如果能解决问题,那就省去了向太空发射清理飞船的必要,那样的一次飞行任务将耗费数亿美元。而根据菲普斯团队的计算,采用激光销毁方案,每一片小型垃圾的销毁费用约为数百美元,大型的垃圾销毁费用则大约为大约100万美元。

不过凯斯勒也警告说,这样的技术在使用时也需要非常谨慎。他说:“如果你不小心的话,你可能会照射到卫星的错误部位,或者你会让报废卫星受热过度引发爆炸。”

不过菲普斯对此信心满满,他坚信只需一台专门设计的10米口径望远镜便能担负起追踪这些太空垃圾,并精确确定照射位置以及照射方案。而建造这样一台大型望远镜的技术,包括10米口径超大型镜片,以及相关的精密技术现在都已经是现成的。

或许对于这一方案的最大批评意见是来自国际社会,因为他们会担心这样威力强悍的激光武器有可能会被用于战争中去摧毁敌方的卫星。正是基于这一政治上的顾虑,美国政府对于此类方案的政策是:全部否决。

但是菲普斯却仍然非常执着。他从1996年起便一直致力于发展这种激光清理方案,他认为建造一台超大型追踪监测望远镜应当是国际社会的共同责任。基本上一半的太空垃圾是由前苏联和美国产生的,因此他们自然应当共同承担起清理的重任。而其他对于这一领域有能力做出贡献的航天大国也应当加入进来。他说:“只要我们进行适当的国际合作,我想没有人会再去担心这种激光将会被用作武器的。”(文/新浪科技)

美科学家拟用地面激光器击落太空垃圾

 

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