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軍工航天新聞

未來(lái)科技:利用激光加農(nóng)炮清理太空垃圾

來(lái)源:天文在線2020-03-06 我要評(píng)論(0 )   

俄航署宣布,計(jì)劃將一個(gè)三米光學(xué)望遠(yuǎn)鏡改造成激光炮來(lái)清理太空垃圾。該激光炮產(chǎn)生的激光束必須足夠強(qiáng)大,要能夠加熱至少160公里

俄航署宣布,計(jì)劃將一個(gè)三米光學(xué)望遠(yuǎn)鏡改造成激光炮來(lái)清理太空垃圾。

該激光炮產(chǎn)生的激光束必須足夠強(qiáng)大,要能夠加熱至少160公里(100英里)外近地軌道上的物體。圖片來(lái)源: about the Space/ Adrian Mann

這個(gè)激光炮與《星球大戰(zhàn)》中的死星上的激光炮并不完全相同,是俄羅斯聯(lián)邦航天局計(jì)劃建造一門(mén)激光炮來(lái)清理近地軌道上的太空垃圾,每次能清理一塊垃圾。作為俄羅斯聯(lián)邦航天局的一個(gè)分支,研究與生產(chǎn)公司精密系統(tǒng)公司(the Research-and-Production Corporation Precision Systems)的科學(xué)家旨在將一門(mén)巨型激光炮安裝在一個(gè)三米光學(xué)望遠(yuǎn)鏡上。這臺(tái)激光炮將配備一個(gè)精心設(shè)計(jì)的機(jī)械裝置,并連接至望遠(yuǎn)鏡,利用一系列反射鏡、一個(gè)石英閃光管和一個(gè)固態(tài)發(fā)電機(jī)電源產(chǎn)生一束強(qiáng)大的激光束,足以蒸發(fā)漂浮在太空中的金屬碎片。

圖解:圖為《星球大戰(zhàn)》中的死星,被稱為“終極武器”,可以通過(guò)凹陷部分發(fā)射激光炮,能夠摧毀整個(gè)行星。圖片來(lái)源:Google

這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)在研制中,其主要目的是監(jiān)測(cè)衛(wèi)星和漂浮在地球表面160至2000公里之間任何潛在的危險(xiǎn)太空垃圾。美國(guó)宇航局估計(jì),在近地軌道上有超過(guò)50萬(wàn)塊彈珠大小或更大的太空垃圾,它們的飛行速度可達(dá)每小時(shí)28164公里。這些垃圾碎片來(lái)自廢棄衛(wèi)星、空間站或太空物體碰撞。隨著國(guó)際空間站(ISS)和更多的衛(wèi)星送入近地軌道,這些垃圾碎片可能會(huì)構(gòu)成重大威脅。它們還可能突破大氣層,飛向地面,對(duì)我們足以說(shuō)明是一種潛在的危險(xiǎn)。

圖解:俄羅斯的火星-500建筑的三維規(guī)劃,是基于地面的試驗(yàn)以補(bǔ)充基于國(guó)際空間站的試驗(yàn) - 用于準(zhǔn)備一個(gè)載人火星任務(wù)。

有許多先例凸顯了太空碎片的危險(xiǎn)性。如1978年1月,前蘇聯(lián)偵察衛(wèi)星重返加拿大上空地球大氣層時(shí)的科斯莫斯(Kosmos)-954事件;在重返地球的過(guò)程中,該衛(wèi)星分裂成更小的碎片,并將放射性物質(zhì)拋灑在約124000平方公里(47877平方英里)的陸地上。此外,2016年4月,國(guó)際空間站的一塊玻璃面板上的一處缺口被認(rèn)為是由一小塊太空碎片撞擊造成,該碎片可能是一片油漆碎片或一小塊金屬碎片。如果不是四層玻璃,后果不堪設(shè)想。

圖解:國(guó)際空間站,發(fā)現(xiàn)號(hào)航天飛機(jī)攝于2011年3月7日

由于這些原因,太空垃圾及其處置問(wèn)題對(duì)美國(guó)宇航局、歐空局和俄羅斯聯(lián)邦航天局等組織來(lái)說(shuō)變得更加重要。此前,有人建議設(shè)置一個(gè)巨大的太空網(wǎng)和太陽(yáng)帆,將碎片推出其當(dāng)前軌道,以清除太空垃圾。“巨型激光加農(nóng)炮”的想法是一個(gè)有趣的概念,因?yàn)樗枰谄渌麅x器概念中安裝一個(gè)固態(tài)發(fā)電機(jī),才能將這一科幻想法變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

圖解:太空垃圾的分布示意圖。其中有兩個(gè)主要的分布帶:位于地球靜止軌道上的環(huán)狀帶及位于近地軌道上的云狀帶。

這種被增強(qiáng)的光會(huì)在望遠(yuǎn)鏡的反射鏡上反彈,直到產(chǎn)生一束強(qiáng)大的激光束,這束激光可以通過(guò)一種叫做“激光燒蝕”的過(guò)程清除太空碎片。這通常用于從金屬或工業(yè)化合物中去除材料層。然而,在這種新技術(shù)的情況下,這種激光束可以將空間碎片加熱極高的溫度,將其蒸發(fā)至灰飛煙滅。

相關(guān)知識(shí)

國(guó)際空間站是一個(gè)在近地軌道上運(yùn)行的科研設(shè)施,是人類(lèi)歷史上第九個(gè)載人的空間站??臻g站的主要功能是作為在微重力環(huán)境下的研究實(shí)驗(yàn)室,研究領(lǐng)域包括生物學(xué)、物理學(xué)、天文學(xué)、地理學(xué)、氣象學(xué)等,當(dāng)前由六個(gè)國(guó)家或地區(qū)合作運(yùn)轉(zhuǎn),包括美國(guó)國(guó)家航空航天局、俄羅斯聯(lián)邦航天局、日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)、加拿大航天局、巴西航天局和歐洲空間局。

圖解:在STS-126中丟失的工具包(畫(huà)面正中)。

太空垃圾(space debris或space junk),是指在繞地球軌道上運(yùn)行,但不具備任何用途的各種人造物體。這些物體小到固態(tài)火箭的燃燒殘?jiān)蟮皆诎l(fā)射后被遺棄的多級(jí)火箭。它們有撞擊其它航天器的風(fēng)險(xiǎn),某些太空垃圾在返回大氣層時(shí)也會(huì)對(duì)地面安全造成威脅。

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激光炮太空垃圾
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