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太空碎片減緩?深不可測(cè)的未來高技術(shù)!

2021-10-31 00:09 作者:瀚海狼山  | 我要投稿



在1957年人類第一顆人造地球衛(wèi)星上天以前,地球大氣層之外是不存在任何人造物體的。最多只有一些流星或者隕石一類的大小顆粒偶然出現(xiàn),但是也不會(huì)長(zhǎng)期圍繞在地球軌道上而是會(huì)快速地沖入大氣層燒毀或者基本燒毀。有些在行星軌道上的宇宙顆粒群是和地球軌道周期性相遇的,此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)集中爆發(fā)的流星雨。比如最近三十年經(jīng)常看到的獅子座流星雨。這些軌道顆粒大多可以預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào),因此流星雨一般也是可以準(zhǔn)確預(yù)報(bào)的。雖然在第一顆人造地球衛(wèi)星上天前,人類已經(jīng)有一些火箭發(fā)射的飛行物已經(jīng)突破了160公里厚度的大氣層,但是由于末端速度都達(dá)不到7.9公里每秒的第一宇宙速度,因此這些物體都會(huì)沖高后很快落回地面,不會(huì)在外太空留下什么碎片和垃圾。但是1957年之后就不是這樣了。成功發(fā)射衛(wèi)星之后,


除了衛(wèi)星本身,其實(shí)發(fā)射衛(wèi)星的大部分末級(jí)火箭也達(dá)到或者超過了第一宇宙速度。因此太空中除了環(huán)繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星和飛船外,還有大量的末級(jí)火箭的殘骸。人類的航天史到現(xiàn)在已經(jīng)超過了60年,而且早期衛(wèi)星的壽命都很低,一般只有幾個(gè)月甚至幾天的有效壽命??捎脡勖^15年的長(zhǎng)壽衛(wèi)星只不過是最近30年才有的高技術(shù)。因此大量的失效衛(wèi)星和末級(jí)火箭的殘骸,絕大部分都成了不斷環(huán)繞地球飛行的太空垃圾。當(dāng)然也不是所有的失效衛(wèi)星和末級(jí)火箭殘骸都會(huì)成為太空垃圾。大多數(shù)遠(yuǎn)地點(diǎn)在450公里以下的有效載荷和末級(jí)火箭,由于會(huì)受到高空大氣層的阻力,減速效應(yīng)非常明顯。比如各大國(guó)過去發(fā)射過的載人空間站,最終都會(huì)落回地面燒毀。最大的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)在于近地點(diǎn)高度都在450公里高度以上的,


報(bào)廢衛(wèi)星或者末級(jí)火箭的殘骸。這類殘骸不但不會(huì)因?yàn)榭諝庾枇Φ淖饔孟轮鸩较侣洌M(jìn)入大氣層燒毀,甚至還會(huì)出現(xiàn)軌道逐步抬高的現(xiàn)象。這樣這些報(bào)廢衛(wèi)星或者殘骸,就會(huì)永無休止地圍繞地球旋轉(zhuǎn)下去。更麻煩的是,一些大型殘骸會(huì)在劇烈日曬和溫度差下發(fā)生爆裂;有些甚至?xí)霈F(xiàn)空中爆炸的現(xiàn)象。這樣圍繞地球從400公里以上一直到4萬公里左右的空間中,各種太空垃圾和碎片會(huì)越來越多。這些碎片和垃圾的飛行方向,大部分和地球自轉(zhuǎn)方向一致,也有一部分是極地軌道的。這些太空垃圾和碎片最大的問題是速度極高,相對(duì)地球至少都有7.9公里每秒以上的絕對(duì)速度。要知道這個(gè)速度基本相當(dāng)于TNT 炸藥的起始爆速了。這導(dǎo)致如果人類今后發(fā)射的任何航天器,一旦與這些太空垃圾和碎片的飛行方向和矢量不一致,那么就會(huì)產(chǎn)生類似,


有炸彈在近距離爆炸產(chǎn)生破片的殺傷效應(yīng)。而通過實(shí)驗(yàn)室測(cè)定得知,凡是體積超過0.1毫米的碎片,都會(huì)對(duì)后來入軌的航天器產(chǎn)生殺傷效果。目前初步估算,體積超過0.1毫米的太空碎片,已經(jīng)至少有1.2億到1.5億個(gè)之多。這些碎片也不是在地球周邊均勻分布的,比如赤道正上空3.6萬公里的同步軌道附近。大大小小的太空垃圾和碎片,就比其他軌道上多得多。而同步軌道是不可代替的軌道資源。因此今后再發(fā)射的大容量長(zhǎng)壽面高價(jià)值的通信衛(wèi)星,就有被越來越多的太空垃圾和碎片擊中而失效的可能。而這類衛(wèi)星有的一顆價(jià)值就高達(dá)三四十億美元,幾乎相當(dāng)于半艘航母的價(jià)值。如果剛剛上天后就被碎片擊中而失效,那么真是虧大了。這些無休止的太空碎片和垃圾不但嚴(yán)重威脅衛(wèi)星,更會(huì)威脅載人飛船和空間站。


今后人類進(jìn)入太空的頻率會(huì)越來越高,各種空間站的體量也越來越大,如果任由各種太空垃圾和碎片不斷地繼續(xù)增多,那么早晚會(huì)多到人類無法安全航天的地步。瀚海狼山、匈奴狼山認(rèn)為,比太空垃圾和碎片越來越多,更大的麻煩是全球一直沒有對(duì)付這些垃圾和碎片的好辦法。首先前面說了,大部分有固定軌道的碎片的飛行高度都很高。基本都在450公里以上,這還是近地點(diǎn)高度;遠(yuǎn)地點(diǎn)可能在幾千到幾萬公里。而且近地點(diǎn)都是其相對(duì)地球速度最快的時(shí)刻。因此如果想要對(duì)付這些碎片,單純一個(gè)想接近他們都不容易;而發(fā)現(xiàn)和接近這些垃圾和碎片,是最終有效處理這些碎片和垃圾的大前提,而這個(gè)前提的門檻都要求極高。第二,對(duì)付永久性太空垃圾和碎片,用常規(guī)的攔截或者擊碎的辦法都不行。也就是傳統(tǒng)的碰撞式的,


反衛(wèi)星或者反導(dǎo)技術(shù)。都不能用來反永久性的太空垃圾或者碎片。因?yàn)榕鲎彩綌r截會(huì)讓大型太空垃圾變的更破碎,大大增加危險(xiǎn)太空碎片的總數(shù)量,而且還讓大量碰撞后新碎片的軌道進(jìn)一步抬升和軌道變的更加不可預(yù)測(cè)。因此傳統(tǒng)的KKV反導(dǎo)反衛(wèi)星技術(shù)雖然足夠先進(jìn),卻不能用來消除太空碎片,只會(huì)增加更多的太空碎片。但是對(duì)付太空垃圾和碎片,永遠(yuǎn)不去做,那么早晚會(huì)讓人類的頭頂變成宇宙中最大的垃圾場(chǎng),一旦太空碎片的數(shù)量多到任何新發(fā)射物都會(huì)有被碎片擊中概率的時(shí)候,再想去處置也晚了。因此先進(jìn)行太空碎片處置試驗(yàn)的國(guó)家,不但會(huì)占據(jù)為全人類長(zhǎng)遠(yuǎn)福祉考慮的道德制高點(diǎn),而且最終還可能獲得天下無雙的太空高技術(shù),因此這類試驗(yàn)有巨大的戰(zhàn)略意義。第一點(diǎn),目前前面已經(jīng)說過了;


也就是目前所有的太空垃圾或者碎片,基本都在450到40000公里的軌道上,而且總數(shù)量已經(jīng)上億,因此要想挨個(gè)處置這些垃圾和碎片,已經(jīng)是不太現(xiàn)實(shí)了。那么處置這些碎片最簡(jiǎn)單有效的辦法,就是讓這些碎片的飛行速度下降到第一宇宙速度之下,這樣所有減速后的碎片都會(huì)逐步降低軌道高度,再進(jìn)入稠密大氣層內(nèi)自動(dòng)燒毀。因此試驗(yàn)中的太空碎片處理技術(shù)首先叫做太空碎片減緩試驗(yàn),這是太空碎片今后無害處置的基本大方向。但是真正處理起來也不容易。首先是碎片太多,大小不一,而且速度和高度都極高。挨個(gè)處置誰也做不到。而處置太空垃圾和碎片,其實(shí)和人類處置地面上的垃圾和碎屑有一個(gè)基本思路也是相同的,人類在地面上進(jìn)行清潔搞衛(wèi)生,都是首先把碎屑和垃圾打掃到一塊,然后再集中處置。


因此太空碎片減緩,也應(yīng)該是這個(gè)思路,也就是用太空吸塵的辦法,把小碎片先集中在一起,放在太空垃圾箱中,然后把這個(gè)大型太空垃圾箱減速后墜落大氣層之內(nèi),這樣就可以解決大部分問題。人類在地面處置垃圾還有一個(gè)辦法,就是擊中焚燒。在太空中也可以試驗(yàn),不過太空中不能點(diǎn)火,但是可以用高能激光進(jìn)行小型碎片的直接氣化處理。第三,還有一個(gè)獨(dú)門辦法,由于過于先進(jìn),只好不便展示了。關(guān)鍵是所有處理太空垃圾或者碎片的辦法或者措施,似乎都可以用于未來的星球大戰(zhàn)。太空垃圾處理辦法發(fā)展到極致,不就是幻想中的一道光束氣化一個(gè)星球的殲星艦嗎?


太空碎片減緩?深不可測(cè)的未來高技術(shù)!的評(píng)論 (共 條)

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