“轨道碎片”中的昂贵材料是否能回收利用?

文章作者:bianji3 | 2018-02-10
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         太空垃圾是围绕地球轨道的无用人造物体;太空垃圾小到由人造卫星碎片、漆片、粉尘,大到整个飞船残骸构成。

       太空垃圾又称空间碎片或轨道碎片,是宇宙空间中除正在工作着的航天器以外的人造物体,包括运载火箭和航天器在发射过程中产生的碎片与报废的卫星,航天器表面材料的脱落,表面涂层老化掉下来的油漆斑块;航天器逸漏出的固体、液体材料;火箭和航天器爆炸、碰撞过程中产生的碎片 。

        按照火箭科学家专业的说法叫做“轨道碎片”,不过一般人都将其称为“太空垃圾”。别小看了这些零零碎碎的太空垃圾,据统计,与大于10厘米的太空垃圾(至少有1.6万)碰撞或可“杀死”航天器  。真的有这么多的垃圾吗?其实,归根结底都是我们人类自己制造的。

  我们是否能将这些太空垃圾作为资源重新利用起来?美国太空探索技术公司SpaceX刚刚成功完成了猎鹰重型火箭的首次发射,这是迄今为止伊隆·马斯克(Elon Musk)的公司发射的最大火箭。

 

 

  

  在其首批有效载荷中,这枚重型火箭将马斯克本人的特斯拉跑车和被称为“星际人”的假人送入太空,前往通往火星之旅。

  毫无疑问,这一事件具有重要的历史意义。然而,有些人注意到,马斯克此举可能让数量日益增加的太空垃圾更加泛滥。说到太空垃圾,现在正是重新评估地球上不断涌现的太空垃圾收集的好时机。

       目前,地球周围漂浮着超过50万件太空碎片。它们有不同的来源,但大部分都是我们在过去70年里发射到太空中的卫星和火箭组件。苏格兰斯特拉斯克莱德大学的机械和航空航天工程教学研究员斯图尔特·格雷(Stuart Grey)说,其中约有20万个碎片是可检测的物体,或大于10厘米的物体。

  格雷表示:“在可检测的物体中,超过半数是由碰撞产生的碎片,大约1/4是卫星(约1500个处于活跃状态),其余部分则是火箭和任务残骸组成。这些碎片的整体图片让人看起来更感到不安。如果我们观察轨道上的物体数量,会发现地球轨道上大约有8000吨人造材料。”

  简而言之,从长远来看,地球周围漂浮着如此多的垃圾对地球本身没有威胁。但我们是否可以从不同的角度来看待太空碎片呢?毕竟,大部分太空垃圾都是由用制造火箭和卫星的昂贵材料组成的。这些太空垃圾会不会成为一种尚未被利用的漂浮资源呢?

  格雷解释说:“这些物品是由非常特殊的材料制成的,而这些材料的生产成本非常高,人们很容易把它们看作是一种等待使用的资源。问题是,捕捉和利用这些‘资源’可能需要付出巨大努力。”格雷指出,近地轨道的物体速度极快,大约每秒7公里左右。这使得它们很难被捕捉到,而建造火箭来捕获如此快速的残骸成本将十分高昂。

  然而,这并不意味着任由这些太空垃圾漂浮在那里。事实上,各种清理空间碎片的努力已经在进行中。格雷解释说:“目前正在开发的机制注重于非常简单的技术,并与几个世纪以来用于捕获大型野生动物(如鱼叉和网)的技术相结合。这些方法仍需在轨道上进行测试,但在不久的将来会有许多计划实施,如欧洲航天局的e.Deorbit。”

  来自美国宇航局(NASA)创新先进概念(NIAC)项目的科学家和工程师提出了类似的建议,即使用比人类头发更薄的航天器,可以像网一样环绕住太空碎片。另一种方法是用激光扫描太空碎片。格雷指出,所有这些概念在很大程度上仍停留在纸面上。

  幸运的是,或者说不幸的是,我们还有时间。在更高地球轨道上的太空碎片将在那里停留相当长一段时间。格雷说:“低地轨道上的物体会在几个月或几年内脱轨,而在中间轨道上的物体(比如全球导航卫星系统)和地球静止轨道上的卫星,未来可在轨道上运转数百甚至数千年。”

     太空环境已经严重污染,太空垃圾主要产生者特别是美国当然要负主要治理责任,但是在治理过程中,加强国际合作,提高行为透明度至关重要,美国不仅在迈向和保持航天强国过程中产生了大量太空垃圾,而且还在进行太空武器试验过程中,用导弹摧毁报废卫星制造了很多太空垃圾。比如,冷战期间,美国为确保战争情况下在全球范围内稳定进行无线电通讯,启动了在太空散布数亿根铜针,形成一个8公里宽,38公里长云环的“西福特计划”,这些铜针中的相当一部分最终成为了太空垃圾。

  现在的问题是,在我们思考如何解决太空碎片问题时,我们仍在继续制造更多太空碎片。无论我们是否找到利用太空垃圾作为资源的方法,我们必须尽快采取行动,毕竟解决这样的问题宜早不宜迟。

 

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