近来,日本Astroscale公司发射的ELSA-d卫星成功进入550公里近地轨迹,它由175千克的卫星主体和17千克的靶标两部分组成。卫星主体上配备有磁对接体系,将在太空中开释靶标并进行捕捉,以此模仿太空废物的收回。
相关报导介绍,靶标将被开释3次。在最终一次试验中卫星主体将在大范围内查找靶标,飞翔至同步旋转状况后对其进行捕捉。假如试验成功,将来有或许在卫星上推行磁对接体系,以便整理太空废物,维护空间轨迹安全。
经过磁力捕捉收回太空废物是否可行?4月18日,科技日报记者采访了中国科学院国家天文台平劲松研究员。
通常情况下,两个空间飞翔器在飞翔轨迹上穿插会集,从而受控衔接成为一个全体,这项技能多用于航天飞机、空间站模块、载人载货地—空运送搬运空间舱之间的各类对接拼接事务。平劲松在承受科技日报记者采访时表明,该项技能在我国嫦娥五号探测器采样回来使命中对接上升舱和回来舱体时得到完美运用。作为一种根本的航天飞控技能,将其用于空间抓捕——两个飞翔物体一方受控一方自在飞翔,在二者十分挨近时受控物体对自在飞翔物体施行物理捕获——是一种有用的运用拓宽。
对接捕获的办法各不相同,一个通用的办法是在密接的迫临和抓捕阶段,经过适用于近距离导航丈量的光学成像灵敏器或许激光雷达诱导办法逐渐抵近或触摸方针,从而抛物抓捕。抛出的抓捕端可所以刚性锚或链锚、柔性绳网、扩展机械臂等。而此次日本Astroscale公司采纳的磁对接办法则是一种特殊的抛物抓捕“技能操练”。平劲松表明,卫星主体上带有光学符号的铁磁对接板能够对靶标施行抓捕,而且能够屡次开释、抓捕靶标,以提高技能水平。
平劲松着重,这次也一同验证了铁磁对接板在空间吸附细小碎片的才干,能够针对含有铁、镍等可磁化物质的空间碎片运用该办法。
扔掉的卫星和不受控空间金属碎片是太空废物的首要“宗族成员”。它们运动速度快、冲击力强,极或许撞上乃至撞毁在轨卫星、火箭、世界空间站,对人类的太空活动构成了极大要挟。
特别是近年来不断新增的低轨迹导航通讯增强星座,以近10%的短期快速失功率筛选卫星设备,进一步增加了太空废物的数量。因而,采纳低成本、有用办法整理太空废物,是未来人类空间活动的必要进程。
Astroscale公司行将进行的第三次捕捉,是主体卫星进行的一次实在抓捕操作的全进程模仿演练——主体卫星模仿了远距离查找碎片,并对方针碎片进行自动定位和抵近交会,最终予以捕获。
平劲松对此波操作给出的点评是,这种办法在操控本身躲避被碎片直接碰击的危险前提下对方针废物碎片进行捕捉,是一种比较靠谱的手法。原因在于,关于运用磁铁吸附捕获的碎片,捕获成功后能够经过主体变轨坠入大气进行毁掉。“相较于逐个铲除废物碎片个别的办法,探寻批量、成片、成区域整理太空废物的技能需求愈加急迫。”平劲松弥补说。
伴跟着商业航天和商业卫星技能的迅猛发展,如今具有一颗卫星的技能门槛越来越低。平劲松表明,在相关政府和大型航天组织买单的前提下,相似Astroscale公司这样,以整理太空废物为主营事务的商业公司必将以低费效比的形式赢得商机,而且把这项事务逐渐发展为太空工业的一个重要分支。
为此,人们有理由等待下一个典型的太空废物整理事务——欧空局收购的“清洁太空一号”商业卫星将于2025年整理2013年发射升空的“维斯帕”航天器的上面级。
依照方案,“清洁太空一号”将由“织女星-C”火箭发射升空,先被布置到500公里高度的轨迹上进行一系列的测验。当卫星的状况承认正常后,将会逐渐调高轨迹,开端进行捕捉“维斯帕”航天器上面级的作业。
平劲松介绍,在此进程中,卫星将以自动化的办法完结大部分作业,但在一些要害的状况点,依然需求人工介入,承认能否持续。成功捕获方针后,“清洁太空一号”将会和太空废物一同进入破坏性轨迹,经过与大气层相互效果的办法焚烧殆尽。
“清洁太空一号”捕捉“维斯帕”航天器上面级的办法就像“吃豆人”。平劲松表明,它配备有4个机械臂,当接近方针时,打开的机械臂向中心合抱,完结捕获进程。因“维斯帕”航天器上面级的运动状况具有很大的不确定性和随机性,因而“清洁太空一号”有必要运用根据视觉的人工智能等技能,精确判别方针的方位和状况,才干成功完结捕获。
此前,人类处理太空废物的常用手法有许多,前期的无法之举是弃之不必,任其长时间存在于轨迹飞翔。也便是把行将失效的地球同步轨迹卫星移入更高的“坟墓轨迹”,经过封闭或自毁卫星的作业功用,扔掉地球同步轨迹卫星。
针对低轨迹的卫星,人们则选用自动、半自动和被迫办法进一步下降卫星运转轨迹。在大气阻尼效果下轨迹高度衰减,卫星坠入大气毁掉。这类操作的典型案例包含载人空间站使命完毕后的处置,以及绕月球和深空探测器使命完毕后的受控硬“着陆”等。
平劲松告知科技日报记者,跟着太空废物增多,多国公营和商业航天公司在测验新办法整理太空废物。日本的国际空间站货运飞船,测验了开释金属导索吸附细小太空废物,经过放电让吸附的废物减速并下降高度,从而坠入大气层焚毁。
针对不受控的小型空间废物碎片,多国航天公司建议运用吸附、抓捕、网捕的提议和测验较多,其间一个提议是运用“太空鱼叉”将其击碎,碎片的一部分会坠入大气,另一部分就依照小型废物碎片处理。
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