如何清理太空?这是火箭科学

l地球轨道就是个垃圾场。

1983年，一个以6公里/秒的速度移动的油漆斑点打碎了挑战者号航天飞机上的一扇窗户。2009年，Kosmos 2251以42,120公里/小时的综合速度撞向铱33。2021年，国际空间站的宇航员们挤进了他们的救生艇，因为一颗故意摧毁的卫星产生的碎片云从他们周围经过。

的2022年国际空间大学阿德莱德太空垃圾会议将轨道碎片的指数增长定义为本世纪最大的挑战之一。其文化、法律、政治和经济影响是巨大的。

近地轨道上有3万个物体被跟踪。还有成千上万只因为太小而看不到。

近地轨道上有3万个物体被跟踪。还有成千上万只因为太小而看不到。垃圾越积越多。

火箭的发射速度越来越快，每个月都会将数百颗新卫星送入轨道。

在短短几年内，它们中的大多数将会死亡。但由于存在碰撞风险，它们仍然会在我们头顶上方的狭窄轨道轨道上占据宝贵的空间。

这对生意不好。对每个人都不好。

这就是为什么ISU太空垃圾会议讨论了如何处理它。

卫星葬礼计划

到目前为止，对太空企业家来说，这主要是一种“发射即忘”的问题。

为什么要在卫星上安装一个引擎，让它一旦死亡就脱离轨道呢?那只占重量和空间。而且要花钱。这对资产负债表是三重打击。

但是那些上升而不下降的东西会一直存在，成为一个问题。

这意味着不拥有引擎本身就是一种风险:你的卫星能躲过那些垃圾吗?它会被摧毁吗之前盈利?

上升而不下降的东西会一直存在，成为一个问题。

Astroscale首席工程师藤井在会议上表示，监管和经济将在解决太空垃圾问题上发挥作用。

他说:“我们正在与商业运营商讨论，以建立一种对他们来说既可持续又负担得起的商业模式。”

其中一个想法就是Astroscale所说的“生命终结”服务。

这似乎很简单。它包括生产可以连接到卫星上的小型对接板。这使得轨道垃圾车有可能抓住它们。

还有一种前景是在轨道上提供一种路边援助。

“如果你不需要发射另一颗卫星来替换旧卫星呢?找到一种利用现有资源的方法有助于可持续发展，”他说。

这将包括订阅一项服务，并为未来的卫星安装合适的接入组件。但现有的残骸，如火箭体和旧卫星，没有对接设施。

另一种选择?磁体。鱼叉。网。拖缆。许多选择的利弊正在被探索和测试。

今年1月，有人观察到中国的SJ-21卫星将失灵的指南针G2(北斗)导航卫星拉出了一段繁忙的地球同步轨道。

清理我们的行为

阿德莱德的首席科学家诺伊曼空间帕迪·诺伊曼(Paddy Neumann)在国际太空联盟会议上表示，轨道物体即使是惰性的，也会保持其价值。

他说:“说到太空中的所有东西，有人每公斤要花数千美元把它们送到那里。”“它的价值就在于此。如果你可以重复使用它，这意味着你不需要再从地球上带回来。”

这是一笔好生意。更不用说缓解相关的文化和法律问题了。

“你可以使用这些质量来进行更多的通信和应答器，为你的地球观测任务提供更大的镜头，为你的人员提供更多的生命支持，所有这些都是重要的事情。”

他提议的核心是回收太空垃圾作为燃料。他的团队正在开发一种脉冲阴极电弧推进系统．简单地说，它使用了类似于弧焊机的物理原理——它产生的等离子体定向为推力。

“我们可以利用回收和重新利用的垃圾作为燃料，从而帮助推动垃圾探测器到达下一个工作地点。”

帕迪·诺依曼，诺依曼航天公司

今年晚些时候，一个演示器将进入太空。

他说:“我们可以使用任何固体和导电的东西作为推进剂。”“这包括铝、钛、镁、钢等材料，所有用于建造宇宙飞船的各种材料。因为它们已经在那里了，我们可以利用回收和重新利用的垃圾作为燃料，从而帮助推动垃圾探测器到达下一个工作地点。”

诺伊曼航天公司正在与美国宇航局和地月公司合作，以证明这种回收、精炼和加油过程是可行的。在这种情况下，实验将集中在6061铝，这是航天器建造中最常见的材料。

那么浪费呢?

“这种金属基本上会燃烧成气体，很快就会变得非常非常稀薄，”他说。“所以你不再有问题了。”

这真的是火箭科学

无论你谈论的是抓钩、渔网还是卫星拖车，每个太空垃圾清理想法都面临着一个共同的挑战:交会和接近操作(RPO)。这是一种回收卫星将轨道与目标相匹配，然后补偿任何不稳定的颠簸的能力。

第一个障碍是弄清楚任何复苏尝试将面临哪些挑战。

悉尼HEO机器人联合创始人威尔·克罗在会议上说，每件物品都需要仔细检查。工作量很大。

这就是为什么HEO Robotics公司将小型摄像机安装在通常没有的卫星上。它还征用了在飞越海洋时不使用的卫星摄像机。然后，它们会拍摄经过物体的高清快照——无论这些物体是活体航天器还是碎片。

“我们已经使用了25个。所以我们能够了解这些物体的情况，”克罗说。“它有多大?”它是用什么做的?”

甚至这些基本的信息也常常是未知的。他说，地球上的记录经常被歪曲。这是因为我们努力保护国家和商业秘密。

“我们有一个火箭体的例子，它是由……我们不会说出任何名字，因为有时谁在太空中做什么是一个棘手的问题。但这枚火箭的主体实际上是发射时报道的两倍长。”

其他问题就没那么危险了。它的高度是多少?它的自旋速率是多少?损坏了吗?它的轨道恶化的速度有多快?

他在会议上说:“因此，在使用非常昂贵的主动碎片清除航天器之前，进行这些评估是至关重要的。”“这不仅仅是为了在卫星变成碎片后清除碎片，还要帮助客户了解他们的卫星发生了什么，这样它就不会在一开始就变成碎片。”