隨著人類將視野擴(kuò)展到地球以外，并開始考慮延長持續(xù)時間的空間任務(wù)，可持續(xù)性需要發(fā)射更多的航天器，從而增加與現(xiàn)有空間碎片太空垃圾相撞的風(fēng)險。清除這些殘骸碎片的一種方法是用“拖車拖曳”將其拖到安全區(qū)域。

在《歐洲物理雜志》上發(fā)表的一篇新研究論文中，來自巴西巴伊亞州費(fèi)拉德桑塔納州立大學(xué)的科學(xué)家對“拖車拖曳”清理空間碎片的復(fù)雜會合動作進(jìn)行了模擬。

以降低碰撞的風(fēng)險，碰撞可能在耦合的時刻造成無法彌補(bǔ)的損害。正如研究作者指出的那樣，太空任務(wù)發(fā)生在一個由大約3600顆人造衛(wèi)星組成的環(huán)境中，其中不到三分之一的衛(wèi)星正在運(yùn)行。非運(yùn)行單元容易泄漏、爆炸和碎裂，進(jìn)一步散落在地球周圍地區(qū)-特別是在低地球軌道(LEO)。一次碰撞不僅會造成無法彌補(bǔ)的損害，還會產(chǎn)生更多的空間碎片，可能會阻礙進(jìn)一步的任務(wù)。

這使得清理這些殘骸的拖曳操作變得可取，但也很危險。研究了如何使用推進(jìn)系統(tǒng)來控制圍繞地球進(jìn)行會合機(jī)動中物體的相對速度和位置。這種操作要求拖曳和碎片在連接時刻的速度和相對位置為零。de Jesse和Santos通過多變量張量方程的解檢查了這些操作參數(shù)，發(fā)現(xiàn)空間碎片拖曳工具的相遇機(jī)動可以在最短時間內(nèi)進(jìn)行，而且由于同時使兩個物體的速度和相對最終位置為零而產(chǎn)生同步。

當(dāng)然，空間物體之間的成功連接可以應(yīng)用于更多情況，而不僅僅是空間碎片的移動。連接飛行器可能成為可持續(xù)長期太空任務(wù)發(fā)展的重要組成部分。航天器容易與空間碎片相撞，隨著發(fā)射率的不斷增長，發(fā)生災(zāi)難性事故的可能性也在增加。緩解措施包括派遣拖車，試圖捕捉碎片并將其帶到大氣拖曳活動區(qū)域。交會機(jī)動需要安全操作，考慮到在車輛之間耦合的時刻，在SpaceClean的操作中，以及其他操作中發(fā)生碰撞的風(fēng)險。

完美的交會是在相對速度和位置為零的情況下完成，但這一條件需要以足夠的技術(shù)精度來實(shí)現(xiàn)。在這項(xiàng)研究中，通過求解一個多變量方程，找到了同時和最小時間交會機(jī)動的條件和推進(jìn)技術(shù)參數(shù)。

博科園｜研究/來自：Springer

參考期刊《歐洲物理雜志》

DOI: 10.1140/epjst/e2020-900194-x

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