“太空爪”現(xiàn)世歐洲計劃首次清理軌道垃圾

歐洲空間局（ESA，European Space Agency）確定了一項(xiàng)2025年的發(fā)射任務(wù)：清理太空，這將是史上第一次捕獲并處理軌道上的太空垃圾的任務(wù)。

與瑞士初創(chuàng)公司“清潔太空”簽署了總額為8600萬歐元的合同，委派該公司制造一款特殊衛(wèi)星“清潔太空-1”（ClearSpace-1），構(gòu)造近似于一顆小型衛(wèi)星，該設(shè)備會用爪子抓牢太空垃圾，并將其護(hù)送至較低軌道，二者一同進(jìn)入大氣層并燃燒。

ESA“清潔太空”辦公室負(fù)責(zé)人Luisa Innocenti說，目前的挑戰(zhàn)是設(shè)計一種成像系統(tǒng)，能在太空爪抓住物體之前，自動快速描繪出物體的特征。“你不知道它是如何移動的，唯一知道的方法就是走上去看看，”她說。

ClearSpace-1用“太空爪”抓住一個廢棄的負(fù)載適配器

她和她的同事們也曾就捕捉技術(shù)爭論過：用爪子抓住需要近距離接觸，而用網(wǎng)誘捕則可以在安全距離內(nèi)完成——但必須第一時間完成。Richard-Noca說，ClearSpace選擇爪型是因?yàn)榭梢赃M(jìn)行多次嘗試?？梢耘啪氄麄€過程，在第一次完成任務(wù)時，有更多的靈活性。

ClearSpace的任務(wù)

ClearSpace將從一些簡單的小事件入手。2013年，歐洲航天局的一枚Vega火箭發(fā)射了兩顆衛(wèi)星的有效載荷適配器，該適配器重112公斤，此后一直保持在距離地面664公里到800公里的空間軌道上運(yùn)行?，F(xiàn)在它已經(jīng)成為了ClearSpace的瞄準(zhǔn)器。ClearSpace的首席工程師Muriel Richard-Noca說。

由英國薩里大學(xué)設(shè)計的一項(xiàng)名為“清除碎片”的任務(wù)由歐盟資助。該任務(wù)于2018年飛行，在部署的小目標(biāo)上測試了魚叉和網(wǎng)。它的阻力帆測試是為了加速它進(jìn)入大氣層的速度，但測試失敗，所以它在返回大氣層的過程中進(jìn)展緩慢。

此外，日本Astroscale公司計劃2021年3月啟動名為ELSA-d的任務(wù)：用一艘服務(wù)飛船釋放一架帶有鐵磁對接板的靶向飛行器，并用磁鐵將目標(biāo)捕獲。如果未來的衛(wèi)星設(shè)計者采納這個想法，這是一個選擇，但對遺留的垃圾不適用。

ClearSpace有更宏偉的計劃。ClearSpace首席執(zhí)行官Luc Piguet說：“我們將穩(wěn)步向更大、更雄心勃勃的目標(biāo)邁進(jìn)，以及可以處理多個目標(biāo)和降低任務(wù)成本。”

清理太空的必要性

Darren McKnight是Centauri科技公司的空間碎片專家，他稱贊歐洲航天局是少數(shù)采取行動的機(jī)構(gòu)之一。但他對清除軌道碎片的緩慢進(jìn)展感到擔(dān)憂，他認(rèn)為這將越來越威脅到工作中的衛(wèi)星和宇航員。“如果不盡快開始，我們將會遇到大麻煩。我們需要小步快走?！彼f。

地球周圍的空間正變得越來越擁擠，因?yàn)橐话阈l(wèi)星在使用壽命結(jié)束時，都被留在軌道上。并且在較高的軌道上，它們可以在那里停留數(shù)百年。另外，如果廢棄的火箭沒有在使用后被推入大氣層，也是太空垃圾的另一個重要來源。

國際宇航大會上，McKnight提交了一份對近地軌道上50個最令人擔(dān)憂的碎片的分析報告。他要求全球11個研究小組根據(jù)質(zhì)量、預(yù)期軌道壽命和與現(xiàn)行工作衛(wèi)星的接近程度等標(biāo)準(zhǔn)，擬定他們的前50名名單。

之后，他編制了一份綜合名單。清單上的前20個項(xiàng)目是蘇聯(lián)和俄羅斯在1985年～2007年之間發(fā)射并留在擁擠運(yùn)行軌道上的火箭。每一個都比大象重，并在軌道上扎堆出現(xiàn)。

McKnight表示，與向空中批量發(fā)射的SpaceX等公司相對較小且有脫離軌道能力的互聯(lián)網(wǎng)通信衛(wèi)星相比，這些巨型碎片更具威脅?！俺扇核廊サ纳锉瘸扇航Y(jié)隊(duì)的生物更危險，”他說。

據(jù)統(tǒng)計，人類開啟太空時代之后的60年中，已經(jīng)完成了5500余次發(fā)射，在軌道上留下了2.3萬個比葡萄柚還大的大量碎片，還有成千上萬的碎片無法被追蹤。

這些碎片沿地球軌道運(yùn)動，即便發(fā)生輕微的碰撞也可能引發(fā)災(zāi)難性后果。與體積稍大的碎片若發(fā)生碰撞，還可能發(fā)生連鎖反應(yīng)。

在2009年，當(dāng)時一顆運(yùn)行中的銥通信衛(wèi)星與一顆報廢的俄羅斯軍用衛(wèi)星相撞，產(chǎn)生了成千上萬個可被追蹤及體積更小的新碎片。兩年后，國際空間站不得不移動，以避免碰撞留下的碎片。2012年，和空間站擦肩而過的碎片最近只有120米。

ESA總干事Jan Wrner指出，NASA和ESA都同意必須清除大空間碎片以穩(wěn)定軌道環(huán)境。（摘自美《深科技》） （編輯/諾伊克）