新興航企瞄準在軌服務(wù)市場：修復停運衛(wèi)星 清除太空垃圾

想象一下，在一個機場，成千上萬架耗盡了燃料的飛機被遺棄在停機坪上。而這正是幾十年來繞地球運行的衛(wèi)星所出現(xiàn)的情況。

據(jù)英國科學新聞網(wǎng)站11月17日報道，在耗盡燃料后，衛(wèi)星無法再維持精準的軌道，這樣一來，即便它們的硬件仍然完好無損，也失去了價值。

SSL公司負責太空基礎(chǔ)設(shè)施和民用太空事務(wù)的副總裁阿爾·塔德羅斯本月在華盛頓舉行的一次會議上說：“這實際上白白扔掉了數(shù)以億計的資金。”參加該會議的均為在軌維修這一新興領(lǐng)域的關(guān)鍵企業(yè)。

報道稱，近年來，新的航天企業(yè)創(chuàng)立，它們試圖延長衛(wèi)星的壽命，因為預(yù)感到許多客戶會發(fā)現(xiàn)這比重新發(fā)射新衛(wèi)星更劃算。

到2021年，作為其地球同步衛(wèi)星機器人維修計劃的內(nèi)容之一，SSL公司將發(fā)射一個飛行器，能夠在距地球約3.6萬公里的靜止軌道上維修二三十顆衛(wèi)星。該區(qū)域目前約有500顆運行中的衛(wèi)星，大多數(shù)應(yīng)用于電信領(lǐng)域。SSL的飛行器將能夠貼近衛(wèi)星以實施檢查，補充燃料，甚至可能進行維修或更換零部件，然后將其送入正確的軌道。

塔德羅斯說：“從財務(wù)的角度講，這是一個非常非常大的機會。”

運營著50顆地球同步衛(wèi)星的電信巨頭國際通信衛(wèi)星組織選擇了另一種方案，與美國諾思羅普-格魯曼公司旗下航天后勤公司就MEV簽署了一項合同，用航天后勤公司副總裁肯·李的話說，MEV是很像“拖車”的一種“非常簡單的系統(tǒng)”。

這種航天器在2019年發(fā)射升空后，將附著在一顆出現(xiàn)故障的衛(wèi)星上，讓其重歸正確軌道并保持在軌飛行。

在軌維修還有助于應(yīng)對太空垃圾日益增加這一棘手問題。在美國軍方統(tǒng)計的2.3萬個太空物體中，只有1900顆是正常運轉(zhuǎn)的衛(wèi)星。其余物體以大約每小時兩萬到三萬公里的速度移動，其中包括近3000顆停運的衛(wèi)星、2000個火箭殘?。ㄈ缍壔鸺?，以及成千上萬的碎片。

目前還沒有找到針對小規(guī)模太空垃圾的短期解決辦法，不過一些公司希望能夠?qū)⑹l(wèi)星移出軌道。

法國國家太空研究中心負責太空安全事務(wù)的洛朗·弗朗西尤認為，自2008年以來，法國一直要求衛(wèi)星運營商采取措施，通過編程讓其航天器在25年內(nèi)重新進入地球大氣層并燒毀，從而實現(xiàn)“脫軌”。至于在靜止軌道運行的衛(wèi)星，它們的壽命終結(jié)方式是，前往距地球300公里以外的“墓地軌道”。弗朗西尤說：“我們正試圖（在其他國家）倡導這些原則。”

日本小公司Astroscale正在研發(fā)一種能靠近和捕獲太空碎片與破損衛(wèi)星的系統(tǒng)。雖然尚沒有任何客戶，但該公司運營總監(jiān)克里斯·布萊克比預(yù)計，這項業(yè)務(wù)將“非?？尚?rdquo;，并計劃在2020年進行試發(fā)射活動。

空中客車公司計劃于2023年建造未來的“空間拖船”，目的是捕獲老舊衛(wèi)星，并將其推至距地球200公里的高度以燒毀。

太空垃圾的問題只會越來越嚴重。據(jù)美國衛(wèi)星工業(yè)協(xié)會稱，太空中的衛(wèi)星數(shù)量在五年內(nèi)增加了50%，而且還在持續(xù)增加。

與此同時，關(guān)于有必要加強針對太空交通狀況的國際監(jiān)管從而避免意外事件并管控未來沖突的爭論正在美國發(fā)酵。五角大樓技術(shù)研究機構(gòu)國防部高級研究項目局戰(zhàn)術(shù)技術(shù)處主任弗雷德·肯尼迪說，“我們不想看到像蠻荒西部那樣的狀態(tài)”，擁有一批軍用衛(wèi)星的美國正急于在地球以外樹立良好的行為規(guī)范。

英媒：網(wǎng)捕太空垃圾首測成功 有望終結(jié)太空垃圾災(zāi)難

參考消息網(wǎng)9月21日報道英媒稱，一張能夠幫助終結(jié)太空垃圾災(zāi)難的大網(wǎng)成功進行了首次測試。

據(jù)英國《每日郵報》網(wǎng)站9月19日報道，一臺試驗性“太空垃圾清理器”被用來回收地球上空軌道上的一個模擬太空垃圾包。

這臺清理器被稱為“碎片清除器”，由美國太空探索技術(shù)公司4月發(fā)射的一枚經(jīng)過飛行驗證的“獵鷹9”號火箭運載升空。

這臺由英國薩里大學薩里太空中心建造的空間飛行器開始進行三個試驗階段中的第一個階段試驗，利用它的網(wǎng)抓取人為放置的模擬太空碎片目標。

為了開發(fā)這種技術(shù)，研究團隊花費了6年時間，在拋物線飛行、跌落塔和熱真空室中對其進行測試。

未來數(shù)月，“碎片清除器”將測試更多技術(shù)，包括一個基于視覺的導航系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用照相機以及激光探測與測量技術(shù)分析和觀察疑似太空碎片的物體。

目前，有超過50萬塊可能具有危險性的太空碎片漂浮在地球上空。

這些太空垃圾大小相當于彈球或更大，包括使用過的火箭推進器（碎片）或被宇航員遺忘的手套等東西。

報道稱，太空垃圾已經(jīng)成為一個嚴重問題，可能摧毀關(guān)鍵的空間飛行器。

根據(jù)美國國家航空航天局（NASA）的說法，有超過2萬塊太空碎片的體積大于壘球。

NASA稱，太空垃圾飛行速度可能極快，它們的高速度足以破壞一顆衛(wèi)星或一枚火箭。

NASA說：“以極快的速度飛行時，甚至微小的油漆顆粒都能損壞一個空間飛行器。”

然而，科學家們能夠用來清除太空垃圾的技術(shù)方法有限。

磁鐵或吸盤等材料通常無法在太空中發(fā)揮作用，原因包括太空溫度很低且缺少大氣壓力等。

科學家們已經(jīng)轉(zhuǎn)而采用新方法來清理太空。

薩里大學稱，“碎片清除器”系統(tǒng)總重不到100公斤。

這項任務(wù)自2013年以來一直在進行中，是歐洲各地10個合作伙伴之間一項合作協(xié)議的部分內(nèi)容。這些合作伙伴包括航空航天業(yè)巨頭空客公司和薩里大學薩里太空中心。

“碎片清除器”搭乘火箭升空是太空探索技術(shù)公司CRS-14任務(wù)的一部分，該任務(wù)為國際空間站運送了“關(guān)鍵研究材料”。

隨后，宇航員取出“碎片清除器”，并將其發(fā)射至距地球表面644至1600公里的近地軌道。

這顆人造衛(wèi)星（指“碎片清除器”）釋放出兩個小型衛(wèi)星，隨后這兩顆小衛(wèi)星被回收，以模擬捕獲太空垃圾的過程。

最終，這顆人造衛(wèi)星將在重新進入地球大氣層時焚毀。

薩里衛(wèi)星技術(shù)公司執(zhí)行總裁馬丁·斯威廷說：“自太空時代開始以來，軌道碎片逐步增加，目前地球周圍有差不多7000噸碎片?，F(xiàn)在是開始抑制、限制和控制太空垃圾的時候了。”

英媒稱太空垃圾危及宇宙探索：或“擊落”太空船

參考消息網(wǎng)9月4日報道英媒稱，太空垃圾使美國國家航空航天局（NASA）的任務(wù)面臨危險，有可能撞落宇航員的太空船。

據(jù)英國《明星日報》網(wǎng)站9月2日報道，美國總統(tǒng)特朗普2017年發(fā)表聲明后，美國國家航空航天局（NASA）的專家一直在制訂計劃，準備重返月球，甚至是前往更遠的地方。

但有些人提出一個理論，即“太空垃圾”可能會阻礙未來的探索活動。大部分碎片由丟失的設(shè)備、衛(wèi)星以及所謂的“廢棄宇宙飛船”組成。

專家們擔心，如果垃圾數(shù)量增加，有可能破壞航天機構(gòu)的太空探險計劃。

美國國防部下屬的戰(zhàn)略司令部估計，環(huán)繞地球的軌道上有17852個大型人造物體。據(jù)信，較小的物體——直徑約為0.4英寸（約合1厘米）——的數(shù)量達到驚人的1.7億個。

道格拉斯·凱斯勒博士最早于20世紀70年代提出存在上述威脅——被稱為凱斯勒癥候群。該理論稱，碎片的密度之大可能會令任何前往地球大氣層以外的計劃被叫停。這將意味著不得不擱置前往月球和火星的任務(wù)，直到從大氣層中移除足夠多的碎片。

凱斯勒博士認為，在最壞的情況下，這甚至有可能導致在幾代人的時間里無法開展此類活動。

NASA的一名發(fā)言人稱：“近地太空環(huán)境中充斥著人造的軌道碎片以及自然產(chǎn)生的流星微粒。我們的團隊為航天器撞擊風險評估活動提供了一個全面的地球軌道碎片環(huán)境模型，以防空間碎片撞擊人造航天器以及地面資產(chǎn)。利用地基望遠鏡和雷達，我們借助光學和雷達手段研究和描繪碎片環(huán)境。我們的科學家還為NASA發(fā)射的資產(chǎn)進行重要的使用期限預(yù)測，提供軌道物體再入大氣層地面撞擊足跡和風險評估結(jié)果，并參與緩沖技術(shù)的研發(fā)。”

美媒關(guān)注中國計劃用大型激光器清除太空垃圾

參考消息網(wǎng)1月18日報道美媒稱，中國科學家提出了一項大膽創(chuàng)新的提議，使用大型激光器清理雜亂的地球軌道，毀掉舊衛(wèi)星以及其天空垃圾。

據(jù)美國《新聞周刊》網(wǎng)站1月15日報道，中國空軍工程大學的研究人員撰寫了一篇題為《天基激光清除小尺度空間碎片變軌模型研究》的論文，該論文描述了通過使用天基平臺激光器，空間碎片可以如何被激光輻照成更小的、危害沒那么大的碎片。

報道稱，多年來，太空垃圾一直都是國際空間機構(gòu)關(guān)心的問題，美國航天局考慮了多種選擇方案跟蹤、探測和移除人造碎片。清除大尺度空間碎片的方式包括用來清掃和收集廢物的巨型網(wǎng)，以及可以被用來將它們吸出軌道的磁體。中國科學家進行了激光器仿真研究，得出以下結(jié)論，即這將是清理地球軌道的有效方式。

該論文的摘要稱：“（仿真研究）為天基平臺激光清除空間碎片技術(shù)的應(yīng)用提供了必要的理論基礎(chǔ)。”

美國國防業(yè)巨頭洛克希德－馬丁公司2014年的研究發(fā)現(xiàn)，對于正在沿軌道運行的衛(wèi)星而言，每天大約有200個威脅物。沿地球軌道運動的高速碎片被視為對未來空間任務(wù)的嚴重威脅，被歐洲航天局的專家形容為“致命的一連串威脅”。過去的每一年，高速碎片都在持續(xù)增加。

另據(jù)美國《大眾機械》月刊網(wǎng)站1月17日報道，太空基本上是空的，但緊挨著地球的太空越來越擁擠。我們送入太空的每顆衛(wèi)星最終都會變成又一塊圍繞地球運行的碎片，而且隨著時間的推移，這些碎片會堆積起來。碎片越多，某顆仍在正常運轉(zhuǎn)的衛(wèi)星被碎片擊中的幾率越高，進而損壞或摧毀一項價值數(shù)百萬美元的投資。

報道稱，所有太空機構(gòu)都制定了在未來清除太空垃圾的計劃。NASA正在考慮用噴射氣體降低碎片的速度，使其脫離軌道，歐洲正在考慮發(fā)射一顆攜帶一張大網(wǎng)的衛(wèi)星，捕捉碎片，帶回地球，日本的想法是用一條電動鏈捕捉碎片。

眼下，中國也提出一個解決太空垃圾的辦法，即用一臺大型激光器把漂浮的太空垃圾擊成不那么有害的小碎片。據(jù)中國空軍工程大學的一群研究人員在德國《光學》月刊上發(fā)表的一篇論文，在一顆衛(wèi)星上安裝這樣一臺激光器將足夠有效地清理太空，至少根據(jù)模擬結(jié)果是這樣。

報道稱，證實有效性的唯一途徑是進行測試，目前尚無此類任務(wù)的安排，但或許早晚會有人在衛(wèi)星上安裝激光器然后將其送入太空。一旦做到了，我們就可以最終開始一勞永逸地消除太空垃圾的問題。（編譯/胡婧、王海昉）

再小的垃圾也不放過！日新雷達可捕捉10厘米太空垃圾

參考消息網(wǎng)1月9日報道日媒稱，日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)（JAXA）2018年將開始制造可監(jiān)視10厘米大小太空垃圾的高性能雷達，以避免人造衛(wèi)星與太空垃圾發(fā)生碰撞。JAXA將與計劃制造另一種雷達的防衛(wèi)省進行合作，爭取在2023年將新雷達投入使用。

據(jù)日本《讀賣新聞》1月8日報道，JAXA在岡山縣設(shè)置的雷達正監(jiān)視著在日本近地軌道（高度為數(shù)百至2000公里之間）上漂浮的太空垃圾。但雷達目前只能對大小在1.6米以上的太空垃圾進行監(jiān)視，尚無法捕捉到占很大比例的10厘米大小的太空垃圾。

JAXA計劃在現(xiàn)有雷達旁邊設(shè)置新雷達，這將大幅提高新雷達在遇到太空垃圾時的電波功率和接收信號靈敏度。此外，新雷達還采用特殊信號處理技術(shù)，其探測能力將大幅提升。結(jié)果是，新雷達可以在許多地球觀測衛(wèi)星運行的近地軌道對10厘米大小的太空垃圾進行監(jiān)視。

報道稱，JAXA在近地軌道上管理著約10個衛(wèi)星，并對雷達捕獲的太空垃圾數(shù)據(jù)進行解析。如果發(fā)現(xiàn)垃圾有可能碰撞衛(wèi)星，JAXA就會在地面進行遠程操作，改變衛(wèi)星軌道，以避免發(fā)生碰撞。

防衛(wèi)省正推進在山口縣設(shè)置雷達的準備工作，所設(shè)雷達將對在高度約為3.6萬公里的“靜止軌道”漂浮的太空垃圾進行監(jiān)視。在靜止軌道運行的是對自衛(wèi)隊活動極為重要的通信和氣象衛(wèi)星。JAXA將與防衛(wèi)省合作，并計劃在2023年度建成由兩個雷達監(jiān)視太空垃圾的機制。

報道稱，太空垃圾主要來自完成使命的人造衛(wèi)星碎片和火箭殘骸，隨著各國推進太空開發(fā)，太空垃圾逐年增多。大于10厘米的太空垃圾約有兩萬個，主要漂浮在近地軌道。

美國國防部也在世界各地設(shè)置雷達對太空垃圾進行監(jiān)視，并將信息提供給日本。據(jù)JAXA介紹，2016年有5例根據(jù)美國提供的信息變更衛(wèi)星軌道的情況。

JAXA項目經(jīng)理松浦真弓表示：“日本有必要建立在不依賴美國的情況下對本國重要衛(wèi)星進行保護的機制，設(shè)置新雷達是第一步。”

英媒：NASA研發(fā)“魔術(shù)貼”清理太空垃圾

參考消息網(wǎng)6月30日報道英媒稱，現(xiàn)在有約50萬塊人造垃圾在繞地球飛行，最高時速可達1.75萬英里（約合2.8萬公里）。專家預(yù)計，如果不盡快處理這一問題，可能會導致未來無法發(fā)射新航天器。

據(jù)英國《每日電訊報》網(wǎng)站6月28日報道，太空垃圾由廢棄衛(wèi)星、航天器碎片和使用過的火箭組成，已對通信系統(tǒng)、航天器和宇航員造成威脅。

但在太空中回收垃圾非常困難，因為吸杯在真空中無法運作，膠帶和膠水等傳統(tǒng)的黏性物質(zhì)則無法在太空的低溫環(huán)境下使用。

如今，斯坦福大學和美國國家航空航天局（NASA）噴氣推進實驗室共同設(shè)計出了一種新的具黏性的裝置，可以抓取并清除垃圾。

該裝置的靈感源自壁虎的足部，壁虎的足部有微小的片狀垂懸物，能在接觸墻面時放出靜電。

斯坦福大學機械工程學教授馬克·庫特科斯基說：“我們受壁虎啟發(fā)開發(fā)出一種能產(chǎn)生附著力的抓具。我們從10年前就開始研發(fā)攀爬機器人，這是那項工作的副產(chǎn)品，我們讓攀爬機器人具備附著力就是受到壁虎把自己附著在墻上的方法啟發(fā)。”

該研究團隊已把這種抓具送上國際空間站進行測試，且對測試結(jié)果很滿意。下一步是在太空中測試該裝置。

隸屬NASA噴氣推進實驗室的極端環(huán)境機器人科學組的阿倫·帕尼斯博士說：“有很多任務(wù)都能因此受益，比如對接和軌道垃圾處理。我們最終還將開發(fā)出一種攀爬機器人助手，可以在航天器上爬來爬去，完成修理、拍攝和檢查故障等工作。”

研究人員開發(fā)的抓具前方有一個黏性方塊組成的網(wǎng)格，臂上有細窄的黏性長條，可展開并環(huán)抱物體，這意味著這個抓具不僅可以抓住扁平垃圾也可以抓住弧形垃圾。

該團隊還在研發(fā)可承受太空中的高強度輻射的版本。