激光清理太空垃圾

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1、使用激光清除太空垃圾【摘要】随着科技的进步和社会的发展，太空成为人们继陆海空之后的第四个活动空间，人们逐步将关注的焦点转移至太空，航天发射活动越来越频繁。据不完全统计，迄今为止，在轨运行的航天器多达2400多个，太空垃圾，太空碎片等威胁着航天器在轨运行的安全。本文介绍了使用激光清除太空垃圾的方法，对清除空间碎片，保护空间环境有一定的借鉴意义。【关键词】激光太空垃圾一、目的随着航天技术的发展，越来越多的航天器被发射到地球轨道上，作为航天活动的副产品，大量运载工具产生的喷射物和抛弃物、失效的有效载荷、空间物体爆炸、撞击碎片等被滞

2、留在地球轨道上，形成了大量的空间碎片。绝大部分空间碎片处在高度低于2000km的近地轨道，他们绕地球的飞行速度通常达7-8km/s，与航天器迎头相撞的速度可达15km/s。空间碎片所具有的强大撞击动能，会对在轨航天器构成巨大威胁，会对空间环境造成严重污染和破坏。为了有效遏制当前空间环境日益恶化的趋势，必须采取减缓措施，以达到减少空间碎片、保护空间环境的目的。二、空间碎片的来源、危害1957年10月4日，前苏联成功地发射了第一颗人造地球卫星，揭开了人类空间时代的序幕，同时也为太空送去了第一批垃圾。当时，宇航员完成飞行任务，把卫

3、星的装载舱、备用舱、仪器设备及其他遗弃物都留在了卫星轨道上。此后，随着人类太空史上的一次次壮举，太空垃圾与日俱增。人类先后已将4000余颗卫星送入太空，目前仍在正常运转的仅有400余颗，其余的或坠毁于地球表面，或遗留在太空，成为太空垃圾。据统计，目前约有3000吨太空垃圾在绕地球飞奔，而其数量正以每年2％—5％的速度增加。科学家们预测：太空垃圾以此速度增加，将会导致灾难性的连锁碰撞事件发生，如此下去，到2300年，任何东西都无法进入太空轨道了。太空垃圾给航天事业的发展带来了隐患，它们成为人造卫星和轨道空间站的潜在杀手，使宇航

4、员的安全受到严重威胁。要知道，太空垃圾是以宇宙速度运行的。一颗迎面而来的直径为0．5毫米的金属微粒，足以戳穿密封的飞行服；人们肉眼无法辨别的尘埃（如油漆细屑、涂料粉末）也能使宇航员殒命；一块仅有阿司匹林药片大的残骸可将人造卫星撞成“残废”，可将造价上亿美元的航天器送上绝路。在人类太空史上，太空垃圾造成的事故和灾难屡见不鲜。1983年，美国航天飞机“挑战者”号与一块直径0．2毫米的涂料剥离物相撞，导致舷窗被损，只好停止飞行。前苏联的“礼炮—7”号轨道站也多次被此类“尘埃”损坏。1986年，“阿丽亚娜”号火箭进入轨道之后不久便爆

5、炸，成为564块10厘米大小的残骸和2300块小碎片，这枚火箭的残骸使两颗日本通信卫星“命赴黄泉”！1991年9月15日，美国发射的“发现者”号航天飞机差一点与前苏联的火箭残骸相撞，当时“发现者”号与这个“不速之客”仅仅相距2．74千米，幸亏地球上的指挥系统及时发来警告信号，它才免于丧生。据计算，目前太空轨道上每个飞行物发生灾难性碰撞事件的几率为3．7％，发生非灾难性撞击事件的可能性为20％。以此计算，今后将每5—10年可能发生一次太空垃圾与航天器相撞事件，到2020年将达到2年一次。太空垃圾不仅给航天事业带来巨大隐患，而且

6、还污染了宇宙空间，给人类带来灾难，尤其是核动力发动机脱落，会造成放射性污染。目前，美国和前苏联在空间的核反应堆中有1吨的铀—235及其他核分离物。前苏联共发射31颗核动力侦察卫星，其中已有两颗给地面带来污染：1978年，“宇宙954”号大量放射性残骸落入加拿大的斯克拉芬海；1983年，“宇宙1402”号的反应堆芯落入南大西洋。三、现有的清除太空垃圾的方法太空垃圾越来越多，威胁到航天器的正常飞行，因此，科学家提出众多清除太空垃圾的方法，简单介绍如下：（1）“金钟罩铁布衫”为了代替镶嵌在航天器表面越来越厚的保护层，美国科学家惠普

7、耳建议在保护层前安装一层防护屏，当太空垃圾与防护屏发生碰撞时，防护屏被击碎，同时太空垃圾也被撞碎变成粉末，从而解除了对航天器的威胁。（2）“自杀卫星”英国萨里大学的科学家们，发明了“太空清道夫”卫星。它的体积只有足球那么小，重量仅为5．9千克，配备四个小型摄影机。一旦侦察到太空垃圾，它便依附在垃圾上，然后将其推到大气层。这时卫星与垃圾都会被烧毁，同归于尽。（3）“终结绳索”据国外媒体报道，美国一家公司最近开发出了一种能够让报废卫星快速脱离近地轨道的新方法——“终结绳索”。它是一条长度为5千米的细导线，被绕成一个线圈放置在卫星

8、内部。当卫星达到指定位置后，“终结绳索”便会自动打开。在电离层和地球磁场的共同作用下，这条绵延达5千米的导线上可产生持续的电流。如此一来，地球磁场会对其产生一种向下的拉力，进而牵动卫星逐渐下落。这一过程将一直持续到卫星重返大气层并在那里完全烧毁。（4）“轨道康复者”为了给燃料用尽的卫星添加