如何清理太空垃圾

周軍

隨著航天技術(shù)迅猛發(fā)展，航天器發(fā)射越來越頻繁，這給人類生活帶來各種便利的同時，也不可避免地使大量太空垃圾滯留在茫茫宇宙中。太空垃圾既對在軌運行的航天器和后續(xù)航天發(fā)射構(gòu)成風(fēng)險，又使空間軌道資源日益緊缺。

太空垃圾，是指人類在太空活動中產(chǎn)生的廢棄物及衍生物。太空垃圾相互碰撞，產(chǎn)生的碎片又將誘發(fā)更多的碰撞。如此連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致太空垃圾數(shù)量急劇增加。

截至2020年，尺寸大于10厘米的太空垃圾數(shù)量已超過3.4萬個，尚有數(shù)以萬計的微小碎片未在編目之內(nèi)。太空垃圾的質(zhì)量從幾克至幾噸不等，尺寸在幾毫米至數(shù)十米之間。有些太空垃圾個頭不大，但飛行速度極快，達到每秒6～7千米。這些太空垃圾對航天發(fā)射、在軌衛(wèi)星和載人航天器構(gòu)成極大威脅。清除太空垃圾已成為一項迫在眉睫的世界性課題。

為確保航天器發(fā)射、在軌運行的安全和空間軌道資源的可持續(xù)性利用，科學(xué)家們正在積極探索一系列應(yīng)對太空垃圾的方法。要知道，即使停止一切航天器發(fā)射任務(wù)，太空垃圾也會因為不斷的連續(xù)碰撞而繼續(xù)增加。要清除日益增多的太空垃圾，就要找到更先進的技術(shù)手段。

隨著人類社會發(fā)展，網(wǎng)的捕獲對象已從水中游弋的魚類，逐步擴展到地面奔跑的野獸、空中飛行的鳥禽等。到了現(xiàn)代，網(wǎng)捕技術(shù)得到進一步應(yīng)用拓展，出現(xiàn)了諸如警用網(wǎng)槍、飛機攔阻網(wǎng)等產(chǎn)品。

歐洲航天局的科學(xué)家們受網(wǎng)捕技術(shù)應(yīng)用拓展的啟發(fā)，推出了一種由發(fā)射器、系繩、飛網(wǎng)、收口機構(gòu)等部件組成的太空柔性飛網(wǎng)捕獲系統(tǒng)。其具體設(shè)想為：執(zhí)行捕獲任務(wù)時，發(fā)射一艘載有飛網(wǎng)捕獲系統(tǒng)的太空拖船，發(fā)現(xiàn)并接近太空垃圾后，選擇時機向捕獲目標(biāo)發(fā)射展開一張由柔性繩索編織而成的大型飛網(wǎng)，將太空垃圾包裹起來，再通過收口機構(gòu)收緊網(wǎng)口完成捕獲，最后由太空拖船將其拖離。

與傳統(tǒng)機械臂爪等剛性捕獲方式相比，飛網(wǎng)的柔性可以有效減少捕獲過程中可能發(fā)生的碰撞，通過對太空拖船的控制，讓其在距捕獲目標(biāo)百米以外實施捕獲，安全性相對較高。飛網(wǎng)屬于一種稀疏結(jié)構(gòu)，使用很少的材料就可覆蓋相當(dāng)大的空間范圍。質(zhì)量3千克左右的飛網(wǎng)，捕獲面積可達近千平方米，對太空垃圾的識別與測量、太空拖船制導(dǎo)控制的精度要求相對較低，非常適合廢棄衛(wèi)星和大型空間碎片等太空垃圾的清除，具有安全性高、捕獲面積大、控制精度要求低等特點。

當(dāng)然了，要真正實現(xiàn)飛網(wǎng)捕獲系統(tǒng)的應(yīng)用，還面臨一些技術(shù)難題。主要是對飛網(wǎng)制作的材料性能要求高，必須具有高強度、低密度、耐高溫低溫、抗強輻射、耐熱氧、柔軟光滑等特性，能滿足捕獲任務(wù)和空間環(huán)境需求。

在不久的將來，人類一定能將飛網(wǎng)應(yīng)用拓展至太空，在清除太空垃圾、和平利用太空方面有所作為。

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