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2021
12-13

每块太空垃圾都很珍贵!“太空加油站”把太空垃圾回收变火箭燃料

  现在从外太空看向地球,可能会看到形似土星环的景象,但这个环并非由水冰等自然物质构成,而是人造卫星和大量的太空垃圾,其中,太空垃圾更存在隐形的危害。

  太空垃圾泛指废弃的卫星、早期太空物件碰撞产生的金属碎片、老旧的火箭机身,目前美国太空总署(NASA)和美国国防部(DoD)合作追踪的碎片约有 27000个 ,这些碎片以每小时 28000 公里的速度行进,所以再小的碎片也会损害卫星或太空飞行器。

  外媒报导指出,过去被认为不太可能发生的凯斯勒现象(Kessler Effect),如今发生的可能性随著不断有新卫星进入轨道而增加,而最终将如同凯斯勒所预测的,各个碎片引发的级联效应会导致碎片遍佈,届时地球轨道无法再被使用。

  此外,报导也提到,物件因碰撞分解出的零件如螺丝,甚至是一小块油漆,都将构成对国际空间站(ISS)和宇航员的威胁。且除了影响外太空的人类,地球上的人们也会因太空设备的受损,而遇上如网络供应、天气预测等生活方面的问题。

  面对潜在危机,各国机构纷纷研发技术,试图解决太空垃圾的问题。常见的技术研发方向与追踪、捕捉有关,而其主要目的在于将太空垃圾移出地球轨道。

  外媒报导指出,澳洲的研究机构获得经费优化监控太空垃圾的系统,也有其他机构正发展雷射技术追踪太空垃圾。美国科罗拉多大学波德分校也研发电子枪(electron gun)技术,希望能借此减缓物件的行进或是将物件重新定向。

  近几年,NASA、欧洲太空总署(ESA)也与私人机构合作,研发安装在卫星上的拖帆(drag sail)技术,在卫星寿命将尽时启动,没有机载燃料也能移动卫星,让它尽快离开轨道。

  另有国家选择击碎废弃的卫星,如俄罗斯的反卫星武器(anti-satellite weapon),但此种方式被普遍视为将恶化现有情况,制造出更多碎片,俄罗斯上(11)月的测试便炸出至少 1500个 碎片,影响国际空间站人员的安全。

  除了将太空垃圾移出轨道,让它进入大气层自行焚毁,近期也有公司朝回收再利用的概念发展。据外媒报道,南澳洲一家公司 Neumann Space 正在研发相关技术,在外太空直接将碎片转化为火箭燃料,成为另类太空加油站。

  该公司与日本新创公司 Astroscale、美国公司 Nanorocks、Cislunar 合作,分别负责不同的技术。Astroscale 能运用卫星捕捉太空中碎片,Nanorocks 制造机器人以储存和切割轨道上的碎片,Cislunar 则试图建造太空铸造厂,将碎片融化成金属棒(metal rods)。而 Neumann Space 负责开发一种电力推进系统(in-space electric propulsion system) ,将金属棒作为燃料,产生推力使物体绕轨道运动,以此延长低轨道飞行器的、卫星的运作寿命。

  目前,Neumann Space 已获得 NASA 的许可,开发原型并顺利展示在太空中捕捉、切割和融化太空垃圾的技术。如果未来成功实现,太空垃圾也能创造再生价值,Neumann Space 的执行长 Herve Astier 便认为,从商业角度来看,相较于捕捉、摧毁,此种处理方式值得发展。


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