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據最新報道,澳大利亞目前正在研發一種用激光處理太空垃圾的新方法,即從地球上發射激光來分解繞着地球轉的太空垃圾,以減少其可能引發系列撞擊事件。
自1957年人類發射第一顆人造衛星至今,各國已發射了5000多顆衛星、火箭、探測器等航天器,同時形成了3000多噸圍繞地球飛行的太空垃圾。而且,這一數量每年還在以2%—5%的速度增加。太空垃圾在太空中以每秒6000至7000米的速度運行,因爲相對速度很高,潛在危害極大。一個僅10克重的太空垃圾所產生的撞擊能量,相當於時速100千米行駛的兩輛轎車迎面相撞產生的能量。
美歐航天部門認爲,目前在低地球軌道上的太空垃圾數量密度,已經或即將達到相互碰撞的臨界點,有可能形成可怕的多米諾骨牌效應。澳大利亞一專家警告說,太空垃圾實在是太多了,距離災難性的一系列撞擊可能只有20年左右的時間。到那時,所有低軌道航天器都有可能被太空垃圾撞出軌道。因此,清理太空垃圾迫在眉睫。目前,在各國正在探索的清理方式中,激光算得上是最可行的方式之一。
用激光清除太空垃圾主要有兩種方式:直接燒蝕式和燒蝕反噴式。前者可用於清除微小太空垃圾,即利用強大的連續波激光照射太空垃圾,把光能轉化爲熱能,使其溫度升高至垃圾碎片的熔點甚至沸點,使其被熔化和汽化,實現碎片清理;燒蝕反噴式主要用於清除較大的太空垃圾,它是用高能脈衝激光束照射太空垃圾表面,產生類似於火箭推進的“熱物質射流”,爲太空垃圾提供一定的速度增量,從而使其近地點高度降低以致進入大氣層摩擦燒燬,以達到清除空間軌道碎片的目的。澳科學家此次的研究,主要着眼於利用激光降低太空垃圾的運轉速度,使其改變軌道最終墜入大氣層燒燬。
激光清除太空垃圾可採用不同的平臺,主要有地基、空基和天基激光器等。其中地基和空基激光器目前技術成熟,可提供較大能量。不過,由於大氣層對激光的吸收致其損耗較大,同時受地理位置和距離影響,其工作的空間範圍有限。天基激光器一般被部署在衛星上,由於激光在真空中傳播時的損耗可忽略不計,沒有折射、散射等傳播誤差影響,其使用空間範圍得到了擴展。天基激光是未來清除太空垃圾的一種高效方案,但也有科學家認爲,這種激光可能演變成一種“空間武器”。
科幻小說《天堂的噴泉》的作者阿瑟·克拉克曾警告說,如果我們不採取行動,地球將與太空隔離。所幸的是,人類保護地球的意識已經延伸到了地球之外,許多國家都在研究減少和對付太空垃圾的其他方法。比如,用泡沫金屬製造航天器,使它在重返大氣層時能迅速徹底燃燒;用太空垃圾網和機器清潔工來捕捉、消除太空垃圾……
對付太空垃圾是一項多學科的綜合性長期工作,需要各國的重視,需要廣泛的國際合作。只有羣策羣力,人類才能擁有清潔、安全的太空環境。
《人民日報》( 2014年04月15日22版)