每當(dāng)黃昏降臨，位于德國(guó)斯圖加特的物理技術(shù)研究所，就會(huì)用起他們的頂級(jí)天文望遠(yuǎn)鏡。雖然這時(shí)太陽(yáng)光仍能照射到地球的低軌道環(huán)線，但光線已經(jīng)暗到足夠在地面上有效地使用望遠(yuǎn)鏡了。
您應(yīng)該不知道，在這個(gè)時(shí)間段，反射一天最后的光線的，正是幾十年的太空探索產(chǎn)生的大量碎片殘骸。
科學(xué)家們能夠根據(jù)海拔和方位角來(lái)追蹤它們，比如利用德國(guó)航空太空中心開(kāi)發(fā)的距離測(cè)量技術(shù)來(lái)確定碎片在數(shù)米范圍內(nèi)的軌跡。該技術(shù)是基于激光從地面行進(jìn)到碎片再返回地面需要的時(shí)間。
太空垃圾 被低估的危險(xiǎn)
斯圖加特的研究人員具有大量的研究目標(biāo)。據(jù)估計(jì)，約有 750,000 件物體在各種海拔上繞地球軌道運(yùn)動(dòng)，從幾厘米的小物體到幾噸重的故障衛(wèi)星。
那些海拔 2000 公里以上的靠近地球運(yùn)行的大于 10 厘米的物體存在很大問(wèn)題。迄今為止，國(guó)際上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大約 17，000 個(gè)大于 10 厘米的物體。據(jù)估計(jì)，這些較大物體的碎片總數(shù)有 28,000個(gè)。
造成這種規(guī)模的太空碎片如此泛濫，是近些年使用的地球低軌道商業(yè)衛(wèi)星和載人航天飛行。即使是最小的碎片也有可能損壞衛(wèi)星的太陽(yáng)能電池，碎片以每秒 8 公里的速度行進(jìn)，如果撞到太空中的宇航員，可能會(huì)造成致命的后果。
國(guó)際空間站船體的設(shè)計(jì)僅能抵抗 1.4 厘米大小的空間碎片的沖擊，如果有較大碎片的沖撞，又沒(méi)有足夠的時(shí)間進(jìn)行回避調(diào)動(dòng)的話，機(jī)組人員的唯一選擇是通過(guò)聯(lián)盟號(hào)逃生艙撤離，并放棄 1000 億歐元的太空站。
太空垃圾 移動(dòng)監(jiān)控站網(wǎng)絡(luò)
為了避免發(fā)生這類事情，德國(guó)航空太空中心的技術(shù)物理研究所正在開(kāi)發(fā)一種基于激光的地面站技術(shù)。這個(gè)概念有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)——用激光傳播時(shí)間測(cè)量來(lái)探測(cè)太空垃圾，比通常的雷達(dá)檢測(cè)方法便宜 90%。但是，它也有一個(gè)缺點(diǎn)——非常依賴與垃圾的視覺(jué)接觸，因此需要適合的天氣條件。
如果要向衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商和國(guó)際空間機(jī)構(gòu)提供精確的投影軌跡，就需要密集的監(jiān)控站網(wǎng)絡(luò)?？傆械胤教鞖馐呛玫?，獲得最大的天空覆蓋面也會(huì)提高投射的質(zhì)量。首先要為天文學(xué)家找到具有最佳條件的地點(diǎn)，如加那利群島、智利和夏威夷。
item 防護(hù)罩 保障監(jiān)控站安全
為了填補(bǔ)監(jiān)控地圖上的空白位置，監(jiān)控站要設(shè)計(jì)為可運(yùn)輸結(jié)構(gòu)。所有必需的設(shè)備都要放進(jìn)帶集成電源的 20 英尺集裝箱，一個(gè)移動(dòng)監(jiān)控站的重量幾乎達(dá)到 1000 公斤。到達(dá)部署地點(diǎn)后，集裝箱的頂部會(huì)被打開(kāi)，并且通過(guò)安裝在內(nèi)部的雙重望遠(yuǎn)鏡提供天空的無(wú)限制視圖。不僅有發(fā)射激光的望遠(yuǎn)鏡，還有 17 英寸的接收返回激光的望遠(yuǎn)鏡。
激光器本身位于雙重望遠(yuǎn)鏡底座下面的一個(gè)盒子中，并通過(guò)傾斜的焦點(diǎn)直接連接到變送器。箱體和底座防護(hù)體共同屏蔽來(lái)自外界的激光束，確保高頻激光器能夠使用，同時(shí)還不對(duì)脈沖能量有任何限制。
盒子內(nèi)部由型材 8 系列 40x40 輕型、黑色和黑色陽(yáng)極氧化處理的鋁面板元件制成，其中的高精度激光束已經(jīng)對(duì)準(zhǔn)，所以這個(gè)區(qū)域必須始終確保完全沒(méi)有灰塵。
最大限度 避免新太空垃圾
防護(hù)罩因?yàn)橛?item 提供的專門配件，所以激光不能穿過(guò)，因此滿足了兩個(gè)關(guān)鍵需求。首先，它可以保護(hù)激光不受到天氣、溫度波動(dòng)過(guò)大和灰塵等外界影響。其次，它可以保護(hù)周圍人群，確保其免受激光束的分散和反射。模塊化的設(shè)計(jì)，允許隨時(shí)對(duì)各個(gè)元件進(jìn)行修復(fù)和改進(jìn)，在使用光機(jī)械系統(tǒng)時(shí)具有非常大的靈活性。
從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，高成本效益的監(jiān)測(cè)站網(wǎng)絡(luò)可以在防止新太空垃圾的產(chǎn)生中發(fā)揮重要作用。當(dāng)利用準(zhǔn)確的投影軌跡工作時(shí)，衛(wèi)星操作者將能夠及時(shí)進(jìn)行回避調(diào)動(dòng)。軌道上的每個(gè)相當(dāng)大的碰撞都會(huì)增加多米諾骨牌效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)，從而產(chǎn)生更多的碎片。
在規(guī)劃新的任務(wù)和防止碰撞時(shí)，越多的時(shí)間和精力投入到避免太空垃圾上，這個(gè)問(wèn)題就越容易被遏制。一旦到達(dá)臨界點(diǎn)，就必須開(kāi)發(fā)昂貴的新工藝來(lái)清理地球周圍遍布垃圾的低軌道。直到垃圾清理之前，整個(gè)地區(qū)將無(wú)法進(jìn)行太空飛行。
（轉(zhuǎn)載）
