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設想中的激光系統,它將幫助清理軌道上的太空垃圾,保障衛星和火箭發射安全

  北京時間11月1日消息,據美國《連線》雜誌報道,目前在低地球軌道上散佈著數十萬顆大小各異的太空垃圾,這些太空垃圾將對火箭發射和衛星運行構成潛在的威脅。現在,一個科學家小組正計劃使用地面激光器將它們擊落。

  激光照射所産生的熱量將蒸發掉這些太空垃圾表面的一小部分外殼物質,這些被蒸發的物質將在這些太空垃圾後部産生微弱的等離子噴流,從而減緩這些太空碎片的運行速度,最終導致它們脫軌,墜入地球大氣層焚燬。

  有關這一計劃的論文發表在了10月17日的arxiv 網站上,論文合著者,聯合光子公司工程師克勞德菲普斯(Claude Phipps)説:“事實上你所做的是製造一枚激光推進的火箭,這些太空垃圾就靠著這種‘減速火箭’減速脫軌並最終墜毀。”

  太空垃圾個頭差異極大,從微小的碎屑到整個的廢棄衛星或火箭上面級,現在所有這些垃圾的數量經過數十年的累積,正在達到某一臨界點。現在,世界各國的航天機構突然發現,太空垃圾在低地球軌道上的密度已經達到了讓碰撞幾乎不可避免的程度,而更要命的是,每一次這樣的碰撞事件發生後又會産生更多的新碎片。

  這一情景早在1978年就已經由太空物理學家唐納德凱斯勒(Donald Kessler)提出。他當時便指出,未來人類將面對這樣一個情景,那就是運行在軌道上的衛星將不得不擔心太空垃圾的威脅,這些太空垃圾將能擊穿衛星的外殼。就在兩年前,一顆美國衛星和一顆報廢的俄國衛星在西伯利亞地區上空相撞,這是首次紀錄到的大型太空衛星撞擊事件。而就在今年早些時候,國際空間站上的宇航員們被要求緊急進入對接的聯盟號逃生飛船隨時準備撤離,原因就是地面觀察發現有一顆太空碎片很可能會擊中國際空間站。

  美國宇航局考慮過多種選項,試圖清理掉太空中過多的垃圾。他們考慮過的方案可謂五花八門,包括使用飛船拉開的大型拖網等等。凱斯勒透露,事實上宇航局之前也曾設想過一種激光清理方案,當時宇航局設想利用一束地面發出的中等能級激光束擊中太空垃圾,並借助激光光子施加的微弱推力讓太空垃圾逐漸減速墜落。但是這一方案的有效性將僅僅局限于非常輕質的太空垃圾身上,而對那些最危險的較大型的垃圾則無能為力。凱斯勒本人當年曾經是美國宇航局軌道碎片研究方面的高級科學家。

  如果我們採用更加高能的激光器,比如150千瓦級,我們應當就能對任何尺寸的太空垃圾採取措施。那些小型的垃圾(尺寸小于3英寸,約合7.6厘米)在激光器作用下將減速脫軌並墜入大氣層焚燬,而那些較大型的垃圾則需要精心策劃,引導它們在地表大洋中安全墜毀。

  使用地面激光器如果能解決問題,那就省去了向太空發射清理飛船的必要,那樣的一次飛行任務將耗費數億美元。而根據菲普斯團隊的計算,採用激光銷毀方案,每一片小型垃圾的銷毀費用約為數百美元,大型的垃圾銷毀費用則大約為大約100萬美元。

  不過凱斯勒也警告説,這樣的技術在使用時也需要非常謹慎。他説:“如果你不小心的話,你可能會照射到衛星的錯誤部位,或者你會讓報廢衛星受熱過度引發爆炸。”

  不過菲普斯對此信心滿滿,他堅信只需一台專門設計的10米口徑望遠鏡便能擔負起追蹤這些太空垃圾,並精確確定照射位置以及照射方案。而建造這樣一台大型望遠鏡的技術,包括10米口徑超大型鏡片,以及相關的精密技術現在都已經是現成的。

  或許對於這一方案的最大批評意見是來自國際社會,因為他們會擔心這樣威力強悍的激光武器有可能會被用於戰爭中去摧毀敵方的衛星。正是基於這一政治上的顧慮,美國政府對於此類方案的政策是:全部否決。

  但是菲普斯卻仍然非常執著。他從1996年起便一直致力於發展這種激光清理方案,他認為建造一台超大型追蹤監測望遠鏡應當是國際社會的共同責任。基本上一半的太空垃圾是由前蘇聯和美國産生的,因此他們自然應當共同承擔起清理的重任。而其他對於這一領域有能力做出貢獻的航天大國也應當加入進來。他説:“只要我們進行適當的國際合作,我想沒有人會再去擔心這種激光將會被用作武器的。”(晨風)

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channelId 1 1 美科學家擬用地面激光器擊落太空垃圾(圖) 1 據美國《連線》雜誌報道,目前在低地球軌道上散佈著數十萬顆大小各異的太空垃圾,這些太空垃圾將對火箭發射和衛星運行構成潛在的威脅。現在,一個科學家小組正計劃使用地面激光器將它們擊落