新興航企瞄準(zhǔn)在軌服務(wù)市場：修復(fù)停運(yùn)衛(wèi)星 清除太空垃圾

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

據(jù)英國科學(xué)新聞網(wǎng)站11月17日報(bào)道，在耗盡燃料后，衛(wèi)星無法再維持精準(zhǔn)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(jià)值。

SSL公司負(fù)責(zé)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(shí)際上白白扔掉了數(shù)以億計(jì)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(bào)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?yàn)轭A(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(jī)器人維修計(jì)劃的內(nèi)容之一，SSL公司將發(fā)射一個(gè)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(yùn)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(shí)施檢查，補(bǔ)充燃料，甚至可能進(jìn)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(cái)務(wù)的角度講，這是一個(gè)非常非常大的機(jī)會。”

運(yùn)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(xiàng)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(jì)的2.3萬個(gè)太空物體中，只有1900顆是正常運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星。其余物體以大約每小時(shí)兩萬到三萬公里的速度移動，其中包括近3000顆停運(yùn)的衛(wèi)星、2000個(gè)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(fù)責(zé)太空安全事務(wù)的洛朗·弗朗西尤認(rèn)為，自2008年以來，法國一直要求衛(wèi)星運(yùn)營商采取措施，通過編程讓其航天器在25年內(nèi)重新進(jìn)入地球大氣層并燒毀，從而實(shí)現(xiàn)“脫軌”。至于在靜止軌道運(yùn)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(dǎo)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(yùn)營總監(jiān)克里斯·布萊克比預(yù)計(jì)，這項(xiàng)業(yè)務(wù)將“非常可行”，并計(jì)劃在2020年進(jìn)行試發(fā)射活動。

空中客車公司計(jì)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(yán)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(shí)，關(guān)于有必要加強(qiáng)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(jī)構(gòu)國防部高級研究項(xiàng)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(bào)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(jìn)行了首次測試。

據(jù)英國《每日郵報(bào)》網(wǎng)站9月19日報(bào)道，一臺試驗(yàn)性“太空垃圾清理器”被用來回收地球上空軌道上的一個(gè)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(yàn)證的“獵鷹9”號火箭運(yùn)載升空。

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

為了開發(fā)這種技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)花費(fèi)了6年時(shí)間，在拋物線飛行、跌落塔和熱真空室中對其進(jìn)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(gè)基于視覺的導(dǎo)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用照相機(jī)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(xiǎn)性的太空碎片漂浮在地球上空。

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

報(bào)道稱，太空垃圾已經(jīng)成為一個(gè)嚴(yán)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(shí)，甚至微小的油漆顆粒都能損壞一個(gè)空間飛行器。”

然而，科學(xué)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(xué)家們已經(jīng)轉(zhuǎn)而采用新方法來清理太空。

薩里大學(xué)稱，“碎片清除器”系統(tǒng)總重不到100公斤。

這項(xiàng)任務(wù)自2013年以來一直在進(jìn)行中，是歐洲各地10個(gè)合作伙伴之間一項(xiàng)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(xué)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(yùn)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(gè)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(jìn)入地球大氣層時(shí)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(shí)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(shí)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(bào)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(xiǎn)，有可能撞落宇航員的太空船。

據(jù)英國《明星日報(bào)》網(wǎng)站9月2日報(bào)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(jì)劃，準(zhǔn)備重返月球，甚至是前往更遠(yuǎn)的地方。

但有些人提出一個(gè)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(dān)心，如果垃圾數(shù)量增加，有可能破壞航天機(jī)構(gòu)的太空探險(xiǎn)計(jì)劃。

美國國防部下屬的戰(zhàn)略司令部估計(jì)，環(huán)繞地球的軌道上有17852個(gè)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(dá)到驚人的1.7億個(gè)。

道格拉斯·凱斯勒博士最早于20世紀(jì)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(jì)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(rèn)為，在最壞的情況下，這甚至有可能導(dǎo)致在幾代人的時(shí)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(tuán)隊(duì)為航天器撞擊風(fēng)險(xiǎn)評估活動提供了一個(gè)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(yuǎn)鏡和雷達(dá)，我們借助光學(xué)和雷達(dá)手段研究和描繪碎片環(huán)境。我們的科學(xué)家還為NASA發(fā)射的資產(chǎn)進(jìn)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(fēng)險(xiǎn)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(jì)劃用大型激光器清除太空垃圾

參考消息網(wǎng)1月18日報(bào)道美媒稱，中國科學(xué)家提出了一項(xiàng)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(bào)道，中國空軍工程大學(xué)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(bào)道稱，多年來，太空垃圾一直都是國際空間機(jī)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(xué)家進(jìn)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(yùn)行的衛(wèi)星而言，每天大約有200個(gè)威脅物。沿地球軌道運(yùn)動的高速碎片被視為對未來空間任務(wù)的嚴(yán)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(jī)械》月刊網(wǎng)站1月17日報(bào)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(yùn)行的碎片，而且隨著時(shí)間的推移，這些碎片會堆積起來。碎片越多，某顆仍在正常運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星被碎片擊中的幾率越高，進(jìn)而損壞或摧毀一項(xiàng)價(jià)值數(shù)百萬美元的投資。

報(bào)道稱，所有太空機(jī)構(gòu)都制定了在未來清除太空垃圾的計(jì)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(gè)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(xué)的一群研究人員在德國《光學(xué)》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(bào)道稱，證實(shí)有效性的唯一途徑是進(jìn)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(dá)可捕捉10厘米太空垃圾

參考消息網(wǎng)1月9日報(bào)道日媒稱，日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)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(dá)，以避免人造衛(wèi)星與太空垃圾發(fā)生碰撞。JAXA將與計(jì)劃制造另一種雷達(dá)的防衛(wèi)省進(jìn)行合作，爭取在2023年將新雷達(dá)投入使用。

據(jù)日本《讀賣新聞》1月8日報(bào)道，JAXA在岡山縣設(shè)置的雷達(dá)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(dá)目前只能對大小在1.6米以上的太空垃圾進(jìn)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(jì)劃在現(xiàn)有雷達(dá)旁邊設(shè)置新雷達(dá)，這將大幅提高新雷達(dá)在遇到太空垃圾時(shí)的電波功率和接收信號靈敏度。此外，新雷達(dá)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(dá)可以在許多地球觀測衛(wèi)星運(yùn)行的近地軌道對10厘米大小的太空垃圾進(jìn)行監(jiān)視。

報(bào)道稱，JAXA在近地軌道上管理著約10個(gè)衛(wèi)星，并對雷達(dá)捕獲的太空垃圾數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)行遠(yuǎn)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(jìn)在山口縣設(shè)置雷達(dá)的準(zhǔn)備工作，所設(shè)雷達(dá)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(jìn)行監(jiān)視。在靜止軌道運(yùn)行的是對自衛(wèi)隊(duì)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(jì)劃在2023年度建成由兩個(gè)雷達(dá)監(jiān)視太空垃圾的機(jī)制。

報(bào)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(jìn)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(gè)，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(dá)對太空垃圾進(jìn)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(xiàng)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(jìn)行保護(hù)的機(jī)制，設(shè)置新雷達(dá)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(bào)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(shí)速可達(dá)1.75萬英里（約合2.8萬公里）。專家預(yù)計(jì)，如果不盡快處理這一問題，可能會導(dǎo)致未來無法發(fā)射新航天器。

據(jù)英國《每日電訊報(bào)》網(wǎng)站6月28日報(bào)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?yàn)槲谡婵罩袩o法運(yùn)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(xué)和美國國家航空航天局（NASA）噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室共同設(shè)計(jì)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(shí)放出靜電。

斯坦福大學(xué)機(jī)械工程學(xué)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(jī)器人，這是那項(xiàng)工作的副產(chǎn)品，我們讓攀爬機(jī)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(tuán)隊(duì)已把這種抓具送上國際空間站進(jìn)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(jìn)實(shí)驗(yàn)室的極端環(huán)境機(jī)器人科學(xué)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(jī)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(gè)黏性方塊組成的網(wǎng)格，臂上有細(xì)窄的黏性長條，可展開并環(huán)抱物體，這意味著這個(gè)抓具不僅可以抓住扁平垃圾也可以抓住弧形垃圾。

該團(tuán)隊(duì)還在研發(fā)可承受太空中的高強(qiáng)度輻射的版本。