袖珍飞船将成“太空吸尘器”

2017年09月15日09:21  来源:北京日报
 
原标题:袖珍飞船将成“太空吸尘器”

袖珍飞行器Brane Craft是一个扁平、易操作的飞行器,长约1米,如同一大块装有推进器的保鲜膜,可以将太空垃圾包裹住,并把它拉进大气层中燃烧,直至同归于尽。

每次看科幻电影的时候,不少人脑海中会浮现出一个问题:越来越多的太空垃圾怎么办?这确实是个令人头疼的难题。目前已有超过50万块的太空垃圾正以每小时28000公里的速度环绕着近地轨道运行,威胁着卫星运行的安全。为此,美国航空航天局(NASA)正在研发一款“太空吸尘器”,这个扁平、易操作的微型飞行器,发射升空的目标就是包裹住太空垃圾,并与其同归于尽。

近半个世纪以来,人类不停地向近地轨道以及更远的空间发射卫星,因此残留了各式各样的太空垃圾——比如脱落的螺丝螺母、报废的卫星、发射后被遗弃的多级火箭,以及几十年来执行太空任务所留下的各种残留物。数据显示,仅俄罗斯及独联体国家制造的太空垃圾就包括1402颗卫星、4431个运载火箭残骸等。

这些横冲直撞的太空垃圾可能产生巨大危害,因为直径10厘米以上的太空垃圾就足以在高速碰撞中摧毁人造卫星。去年,欧洲空间局的哨兵-1A卫星就与一块太空垃圾发生了撞击。所幸这块碎片体积不大,对哨兵-1A的太阳能板造成的伤害不太严重。假若碎片再大一点,就有可能击碎整块太阳能板。2014年4月,为了躲避一块阿丽亚娜5型火箭的残骸,美国国际空间站的飞行控制人员还被迫调整了空间站的飞行轨道。可以预想到的是,随着各国太空发展计划以及商业太空活动进一步推进,近地轨道中的太空垃圾会越来越多,撞击事件也会越来越频繁。

袖珍飞行器Brane Craft因此应运而生。它是一个扁平、易操作的飞行器,长约1米,主要由柔性超薄塑料板组成,厚度还不及一根头发丝,但表层配备有很薄的一层太阳能电池以及其他电子设备,来为飞行器上的“电喷射推进器”供电。Brane Craft还可通过给任何一侧的金属板发送电流,达到让飞行器“变形”的效果。

它如何清理太空垃圾呢?Brane Craft抵达近地轨道后,就可以被单独派去执行清扫太空碎片的任务。一旦捕捉到了这些移动速度比子弹还要快的太空碎片,Brane Craft就会完全包裹住该碎片,并把它拉进大气,在距地球表面250公里左右的大气层中燃烧,直至同归于尽。不用为这些袖珍飞行器可惜,其廉价的设计就是为了一次性使用的。

“你可以把它们想象为一大块装有推进器的保鲜膜,可以随意弯曲移动。”研究人员称,他们希望这种轻便节能的飞行器也可以担任清理太空垃圾之外的任务,比如被发射到小行星、月球以及其他行星上去。

目前,太空机构主要是让传统的CubeSats(一种等离子推进系统)来收集太空碎片。然而,一个CubeSats的发射成本大概是25万美元,NASA希望可以使用发射费用在5000美元的飞行器,Brane Craft因其便捷性和价格优势脱颖而出。由于它体积小、重量低,一次火箭发射就可以向太空中投入50枚Brane Craft,每一枚都可以瞄准一块危害程度高的碎片。

这种飞行器目前仍有一些困难要克服:一是要设法保护薄膜飞行器上的电子设备避免被太空辐射破坏,二是如何让飞行器不被极微小的碎屑射穿。研发者称,离Brane Craft大规模清扫太空垃圾还需要大约10年的开发周期,团队计划使用NASA最新的一轮资金来继续优化设计。

按照设想,Brane Craft还可以用来探索小行星,或者进行太空采矿。NASA创新先进概念计划(NIAC)项目主管Jason Derleth的最终评语是:“它是一种前所未见的全新飞船,希望人类可以用它实现各种富有创意的想法。”

(责编:邓楠、雷浩)