太空清洁一号
作者:杜夫海纳和尼克特
2018-06-22 14:40:29

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“清洁太空1号”如何捕捉自己的猎物。

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“清洁太空1号”将收集满太空垃圾的“废弃卫星”投掷到地球大气层中燃烧。

围绕地球的有数百万计的人造垃圾:退役的卫星、火箭分级头,或是螺栓什么的……令人烦恼的是,这些碎片以约28000千米/时的速度在宇宙中游荡。这些孤魂野鬼与现役卫星的任意一次碰撞都会造成严重后果。我们必须对这些垃圾进行清理。

洛桑联邦理工学院的研究人员正在努力研发“太空清洁一号”,这是一款用于测试全新真空清洁技术的验证机。

升入海拔720千米的高空后,太空清洁一号将立即投入与“瑞士魔方”的追逐赛。“瑞士魔方”是瑞士于2009年首次发射的人造卫星,即将退役。太空清洁一号追上它,与它对接,并将它推入大气层坠毁。听上去挺容易,但我们知道,说总比做容易多了。

第一个难题在于定位“瑞士魔方”。它的确切方位存在5千米左右的误差,而且这是一颗边长只有10厘米的微型卫星。太空清洁一号将首先运行到“误差区域”的边缘,随后启动雷达和红外线摄像机进行探索。

雷达将测定太空清洁一号与“瑞士魔方”的距离信息。它的功能与空港雷达相似;雷达持续发射声波,一旦遇到障碍物,就会反射回来被卫星接收。后者根据声波反射所需的时间来推算距离。

红外线摄像机具有温度感应功能,能探测到“瑞士魔方”散发出的热量。这样太空清洁一号便可准确定位目标的位置,知道它究竟位于自己的上还是下,左还是右。

锁定目标后,清洁船将驶入垃圾运行的轨道。然后全速靠近。距离目标10米时,太空清洁一号将绕“瑞士魔方”一周,从各个角度进行分析,判断微型卫星的角度以及自转速度。这些数据对于准确抓捕至关重要,要知道,“瑞士魔方”上还有两根通信天线,其中一根长60厘米,这给抓取增加了难度。

当两颗卫星处于理想位置时,抓捕操作即可实施。还记得1980年代的电子游戏《吃豆人》吗?太空清洁一号的抓捕装置就被命名为“吃豆人”。它由几根1.5米长的碳纤维管构成,形成一个大夹子,管与管之间以高强度聚乙烯网连接,这样就能把“瑞士魔方”兜住。研究人员对碳管的形状进行过研究,以提高抓取的成功率,并在装置闭合时有效避免反弹。最终确定的完善形状借鉴了龙虾那又长又大的钳子。

宇宙吃豆人工作原理是这样的,清洁船看到猎物后,就会立刻分析其运行数据,以免在抓捕过程中受到天线干扰。随后展开一张抓捕网,兜住需销毁的卫星。它们一同返回大气层,在燃烧中同归于尽。

将“瑞士魔方”收入囊中后,太空清洁一号先是稳定自己的姿态,随后进入脱轨操作;在太空遨游的日子结束了,要回归地球啦!为此,它只需降低速度,就会受到更多的地球引力作用,从而使其坠落。下降过程中,卫星与大气层中的气体分子磨擦产生热量,开始燃烧,最终完全烧毁,只在天空中划出一道亮丽的光芒,像流星一样。这台验证机原定于今年升空。不幸的是,就在这个节骨眼上研究经费出了点问题,瑞士研究小组不得已把发射推迟到了2022年。这也给他们留出了充足的时间精益求精。未来,太空清洁一号还可以抓捕其他更大的人造卫星,或一次扫除若干垃圾。希望有朝一日,随着太空清洁舰队的发射升空,太空又可找回原先的清静……

(摘自《新发现》)

(编辑:李树泉 责编:赵宇清)

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