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激光:处理太空垃圾的新方法

2014年04月15日 15:12中国机床商务网点击:5358

  导读:据最新报道,澳大利亚目前正在研发一种用激光处理太空垃圾的新方法,即从地球上发射激光来分解绕着地球转的太空垃圾,以减少其可能引发系列撞击事件。
  
  自1957年人类发射第一颗人造卫星至今,各国已发射了5000多颗卫星、火箭、探测器等航天器,同时形成了3000多吨围绕地球飞行的太空垃圾。而且,这一数量每年还在以2%—5%的速度增加。太空垃圾在太空中以每秒6000至7000米的速度运行,因为相对速度很高,潜在危害极大。一个仅10克重的太空垃圾所产生的撞击能量,相当于时速100千米行驶的两辆轿车迎面相撞产生的能量。
  
  美欧航天部门认为,目前在低地球轨道上的太空垃圾数量密度,已经或即将达到相互碰撞的临界点,有可能形成可怕的多米诺骨牌效应。澳大利亚一专家警告说,太空垃圾实在是太多了,距离灾难性的一系列撞击可能只有20年左右的时间。到那时,所有低轨道航天器都有可能被太空垃圾撞出轨道。因此,清理太空垃圾迫在眉睫。目前,在各国正在探索的清理方式中,激光算得上是最可行的方式之一。
  
  用激光清除太空垃圾主要有两种方式:直接烧蚀式和烧蚀反喷式。前者可用于清除微小太空垃圾,即利用强大的连续波激光照射太空垃圾,把光能转化为热能,使其温度升高至垃圾碎片的熔点甚至沸点,使其被熔化和汽化,实现碎片清理;烧蚀反喷式主要用于清除较大的太空垃圾,它是用高能脉冲激光束照射太空垃圾表面,产生类似于火箭推进的“热物质射流”,为太空垃圾提供一定的速度增量,从而使其近地点高度降低以致进入大气层摩擦烧毁,以达到清除空间轨道碎片的目的。澳科学家此次的研究,主要着眼于利用激光降低太空垃圾的运转速度,使其改变轨道最终坠入大气层烧毁。
  
  激光清除太空垃圾可采用不同的平台,主要有地基、空基和天基激光器等。其中地基和空基激光器目前技术成熟,可提供较大能量。不过,由于大气层对激光的吸收致其损耗较大,同时受地理位置和距离影响,其工作的空间范围有限。天基激光器一般被部署在卫星上,由于激光在真空中传播时的损耗可忽略不计,没有折射、散射等传播误差影响,其使用空间范围得到了扩展。天基激光是未来清除太空垃圾的一种高效方案,但也有科学家认为,这种激光可能演变成一种“空间武器”。
  
  科幻小说《天堂的喷泉》的作者阿瑟·克拉克曾警告说,如果我们不采取行动,地球将与太空隔离。所幸的是,人类保护地球的意识已经延伸到了地球之外,许多国家都在研究减少和对付太空垃圾的其他方法。比如,用泡沫金属制造航天器,使它在重返大气层时能迅速彻底燃烧;用太空垃圾网和机器清洁工来捕捉、消除太空垃圾。
  
  对付太空垃圾是一项多学科的综合性长期工作,需要各国的重视,需要广泛的国际合作。只有群策群力,人类才能拥有清洁、安全的太空环境。
(来源:人民日报)

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