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望远镜和太空任务

望远镜和太空任务

Laser beam could nudge 宇宙垃圾 away

17 Mar 2011
那是一个垃圾场

环绕地球运行的卫星有与天基物体碰撞的危险,这些天基物体已被太空任务丢弃或在卫星碰撞中产生。但是现在NASA的一组研究人员认为,它可能已经找到了一种相对便宜的解决方案“space junk” –将中功率激光瞄准太空并轻推碰撞过程中的任何物体而不会造成伤害’s way.

从废弃的火箭弹阶段到油漆斑点,地球周围有成千上万个废弃的人造物体。甚至很小的物品也对正在工作的卫星构成危险,因为它们以每小时数万公里的速度行进。 2009年,当一颗已经倒闭的俄罗斯卫星摧毁了铱星电信卫星时,对卫星的威胁成为头条新闻–制造更多的垃圾。

越来越多的垃圾

计算机模型表明,在最受欢迎的近地轨道(海拔约800–1000 公里)通过碰撞产生新碎片的速率超过了碎片落回地球的速率。这意味着,即使没有启动任何新任务,太空垃圾的数量也注定会继续增加。这是“Kessler syndrome”,于1978年由NASA科学家Don Kessler首次发现。

移除个别太空垃圾的建议涉及将它们移入逐渐降低的轨道。创意包括将物体推近地球的机器人,以及通过蒸发物体表面材料而使后座力回弹的地面激光束。每个提议的实施可能要花费数千万美元甚至更多,并且鉴于太空垃圾对卫星造成的风险仍然相对较低,目前还没有一个能物有所值。

轻推垃圾

现在,由美国国家航空航天局Ames研究中心的詹姆斯·梅森(James Mason)和加利福尼亚大学空间研究协会组成的团队提出了另一种方法。它指出,将物体击出轨道需要一台输出功率为数百万瓦的激光器。取而代之的是,他们建议使用几千瓦的激光来改变轨道物体的速度,使其刚好移出第二个即将来临的物体。该变化将仅通过光束中光子的动量发生。

该方案将包括不断评估直径为5的任意两个太空垃圾之间发生碰撞的机会 使用美国太空监视网络提供的雷达数据,甚至不超过厘米。然后,用光学望远镜跟踪碰撞过程中的物体,并且在锁定其中一个物体的情况下,将沿望远镜发送激光束’进入太空的主要光路。

梅森及其同事使用计算机模型计算得出,仅使用一个5,就可以大大降低低地球轨道上所有潜在碰撞的一半以上的风险。 安装在1.5千瓦的商用激光器 m望远镜靠近极点的地方(因为大多数天体位于大约极地轨道)。他们表示,这种方法的成本可能不超过约1000万美元,包括用于自适应光学仪器的成本,它表示直接替代空间碎片的成本可能要低得多,并且他们认为,相撞的速率要低得多,因此可以逆转空间碎片。几十年内的凯斯勒综合症

需要测试

但是,同样来自美国宇航局艾姆斯分校和大学太空研究协会的团队成员威廉·马歇尔指出,该模型存在许多不确定性,其中之一就是轨道物体的确切性质。要证明该方案的有效性,将需要安装一台合适的激光器,并将其引导通过现有的望远镜,以及运行空间碎片模型,以查看该方案是否真的可以长期逆转凯斯勒综合症。研究人员说,考虑到将激光束发射到太空的安全隐患,在国际上支持他们的计划是可取的。

凯斯勒(Kessler)现在是太空碎片的私人顾问,并谈到了这项最新工作:“令人鼓舞的是看到新的想法可以防止轨道碎片数量的增长”。但是他指出,千瓦功率的激光只能改变很小物体的路径,因此对于防止最具破坏性的碰撞毫无用处。–涉及两个完整的大型物品的物品。“该系统可能会减少所需的清除次数,” he says, “但这不是一个完整的解决方案”.

作品描述于 arXiv.

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