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新太空垃圾清理航天器的4个关键测试

2019年03月12日 栏目:汽车

在四月份的发射之前,一个技术人员正在完成飞船“清理垃圾号”(RemoveDebris)的细节修饰供图: Equinox Graphi

在四月份的发射之前,一个技术人员正在完成飞船“清理垃圾号”(RemoveDebris)的细节修饰

供图: Equinox Graphics/萨里航天中心/萨里大学很快,一个航天器就可以通过射出渔和鱼叉来捕获太空垃圾了。在五月底,一项欧洲研究将尝试在太空时代使用这些古老的工具来清理杂乱的地球轨道。

太空垃圾已经至少摧毁了一颗,损坏了多颗人造卫星,还时不时地迫使在国际空间站上的人员采取回避措施。太空中,比玻璃弹珠大的太空垃圾多于50万个,还有成千上万个产生于用过的火箭推助器和废旧人造卫星的大得多的垃圾。为了阻止未来可能发生的灾难,来自美国宇航局(NASA)和欧洲空间局(European Space Agency)的专家建议每年清除5到10个大块碎片。

为了这个名为“残骸清除”(RemoveDebris)的新项目,合作者们在4月向空间站发射了一颗一立方米的航天器。这个航天器预期在5月从空间站调出,完成4个技术测试,包括用来清除太空垃圾的渔和鱼叉的测试。

“渔和鱼叉虽然非常简单,但是特别适合在这方面应用。”英国萨里大学,萨里航天中心的主任研究员兼主任Guglielmo Aglietti说。

其他研究员建议使用激光或者电缆来推动太空垃圾,使它们进入可以通向地球大气层并被燃烧的轨道。一个日本宇宙航空研究开发机构在2017年尝试使用电动栓绳,但失败了,因为栓绳不能被松开使用。还有其他一些研究尝试使用被动的移除法,包括使用旧卫星自己的推进器或使用阻力帆来迫使垃圾进入大气层燃烧。

鉴于有限的试验历史,美国1870万美元的“残劾清除”(RemovedDebris)任务可以说是一个低成本的典型例子了。支持这一任务的国际财团组织由欧盟委员会和萨里航天中心(Surrey Space Centre)领导。一个密苏里科技大学(Missouri University of Science and Technology)未参与工作的航空航天工程师William Schonberg说,如果成功,这个项目可以启动一项后续任务,真正尝试捕获一块实际的太空垃圾。“我们有望共同合作,防止出人命的灾难发生。”他说。去钓鱼:在一项测试中,航天器将抛出渔套住立方体

供图: Equinox Graphics/萨里航天中心/萨里大学渔捕捉

在这项测试中,主航天器将抛出一个大约一条面包大小的立方体,它可以通过给一个一米大的气球充气,让自己变成更大的目标。一旦立方体飘出6米远,主航天器会向目标释放一张5米宽的“渔”。

如果试验顺利进行,边上的重物可使稳定地包裹目标。由马达驱动的线收紧口,防止捕获的立方体“逃跑”。

接下来被缠绕的卫星将被送离轨道,并在地球大气层中焚毁。但是在未来的任务里,航天器也可以把用捕获的“猎物”拉回来。清扫巡逻:100kg重的“清理垃圾号”(RemoveDebris)需要证明自己捕获太空垃圾的能力。

供图: Equinox Graphics/萨里航天中心/萨里大学基于视觉的导航

任何天空垃圾的移除都需要跟踪定位漂浮的小物体的能力。这个任务的第二项测试使用两个摄像头和雷达探测器跟踪可能目标的视觉导航系统。

两个摄像头将在母舰上充当两个观测组。首先,摄像头组将观察个,在渔捕获试验中的立方体。接下来,摄像头组将转向观察由主航天器释放的第二个,配备4个可伸缩的太阳能板的立方体。,这个立方体飘离轨道并在地球大气层焚毁。在概念展示中,一个带有的被拴住的“鱼叉”正瞄准目标

供图: Equinox Graphics/萨里航天中心/萨里大学鱼叉捕捉

在鱼叉捕捉试验中,航天器将不会尝试“刺”一个在自己轨道上运行且翻滚的目标。但是它会伸出机械臂来固定一个大约乒乓拍大小的目标。

一旦目标在距离1.5米的范围内,航天器将发射一个小型鱼叉,由大约一支笔那么大的投射物和跟踪栓绳组成。栓绳可以让航天器把目标收回来。这可能听起来很简单,但这是证明鱼叉在真实太空环境中表现如何的重要步骤。焚烧处理:在另一项测试中,航天器将使用阻力帆,优雅地下降在大气层中焚毁。

供图: Equinox Graphics/萨里航天中心/萨里大学扬起风帆

的试验将防止航天器本身成为一件太空垃圾。

新太空垃圾清理航天器的4个关键测试

这项测试包括展开在桅杆末端长1米的阻力帆,并保证帆不会缠绕住航天器。一旦帆的桅杆准备好,马达将会升起碳纤维船桁来展开大约10平方米的帆膜。阻力帆将充当一个大刹车,使主航天器脱离轨道的速度更快,终结束任务。翻译:王嘉钰

审校:矫骏逸

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