太空时代的“公地悲剧”就在我们的眼皮底下——或者说,就在我们的头顶上——上演着,而对于如何阻止它,至今还没有达成共识。半个多世纪以来,人类向近地轨道投掷物体的数量不断增加。在这个日益拥挤的领域,对进一步发射几乎没有什么有意义的限制,普遍的态度一直是宽容的:在轨道上,似乎总是有空间再发射一个。

经过多十年的高速杂乱的堆积,以花火火箭阶段,流浪螺栓和涂料芯片,固体火箭电动机渣,死亡或垂死的卫星以及来自抗脱石的​​散射片段 - 所有这些都可以单独地进行损坏或摧毁其他资产 - 低地轨道终于濒临舒适的边缘。问题现在已经准备好,因为卫星“Mega Constellations”需要数千个航天器,例如Spacex的Starlink,宽带互联网网络。Starlink是许多类似项目之一:来自一个名为OneWeb的公司的另一个Mega星座已经部署。亚马逊的项目Kuiper正在寻求在不久的将来创建高达3,200颗卫星的Mega星座。

随着交通拥堵的加剧,轨道资产之间的距离也越来越近。例如,国际空间站(International Space Station)就会定期调整轨道,以避免潜在的危险碎片。更糟糕的是,产生危险垃圾的全面碰撞的威胁正在上升,这使本已糟糕的情况更加恶化。想想2009年2月俄罗斯宇宙卫星和商业铱星飞船的碰撞,它产生了大量的碎片。

唐纳德·凯斯勒(Donald Kessler)是美国国家航空航天局(NASA)从事轨道垃圾研究的退休资深科学家,他说,想办法清除至少一部分太空垃圾应该是全球的首要任务。在1970年代末,他预言的可能性场景中,被冠以“凯斯勒综合症:随着太空垃圾的密度增加,级联、自我维持的失控产生碎片的碰撞会产生的循环,最终可能使低地球轨道太危险,大多数空间活动的支持。

Kessler说:“现在社会上有一个共识,即碎片环境已经达到了一个‘临界点’,在这个临界点上,即使所有的发射都停止了,碎片仍将继续增加。”“需要一次铱-宇宙类型的碰撞才能引起所有人的注意。这就是我们所说的....我们早就该看到这样的事情发生了。”

至于凯斯勒综合症,“它已经开始了,”残骸专家说。凯斯勒补充说:“有些碰撞一直在发生——不那么剧烈,也不是大尺度的。”

起来了

Kessler’s nightmare scenario has yielded no shortage of possible debris-flushing fixes: nets, laser blasts, harpoons, giant foam balls, puffs of air, tethers and solar sails—as well as garbage-gathering robotic arms and tentacles—have all been proposed as solutions for taking out our orbital trash.

与这种令人担忧的状况作斗争的一个新参与者是刚刚启动的由Astroscale演示的临终服务(ELSA-d)任务。ELSA-d是一项由日本卫星服务公司Astroscale开发的两颗卫星任务:一颗用于安全清除轨道碎片的“服务卫星”和一颗同时作为目标的“客户卫星”。该项目旨在展示一个磁性系统,可以捕获稳定的甚至是翻滚的物体,无论是用于处理还是在轨道上服务。在经过多阶段测试后,服务端和客户端将一起脱离轨道,在坠入地球大气层的过程中分崩离析。

ELSA-d现在正在地球轨道上运行。这项任务是3月22日通过俄罗斯联盟号火箭发射升空的,该火箭将大量其他搭便车卫星送入太空。Astroscale的创始人兼首席执行官冈田信(Nobu Okada)说,飞船升空后ELSA-d将证明其清除碎片的能力“推动监管发展,并推进生意和积极的碎片拆卸服务的商业案例。”他说,发射是实现“为未来几代利益的安全和可持续发展的空间发展”一步。

尽管ELSA-d和其他同类技术的展示无疑是清理轨道碎片的积极进展,但它们不应被误认为是万灵药。尽管取得了一定的成功,但这些任务并不能解决当前的动态困境,而且太空垃圾的扩散基本上没有减弱。

单尺寸适合 - 所有解决方案?

“从我的角度来看,处理空间碎片的最佳解决方案不是首先产生它,”Celestrak的科学家T.S.Kelso说,一个分析团体,这是一种分析团体,它在地球轨道上留下了眼睛。“就像任何环境问题一样,预防污染比以后清理污染更容易和更便宜。在完成任务后停止在轨道中留下轨道。“

凯尔索说,对于太空垃圾的问题,没有“一刀切的解决方案”。他观察到,移除大型火箭体与移除同等质量的更小物体(它们在各种各样的轨道上)是一个明显不同的任务。与此同时,SpaceX等公司的创新正在大幅降低发射成本,为更多卫星进入近地轨道打开了闸门。在近地轨道上,一些卫星不可避免地会失败,成为漂移和产生碎片的危险(除非它们被类似elsa -d的太空拖曳物移除)。“许多运营商开始明白继续躲避越来越多的碎片的难度和复杂性。”

澳大利亚弗林德斯大学(Flinders University)的太空考古学家、太空垃圾专家爱丽丝·戈尔曼(Alice Gorman)说,太空垃圾从纳米颗粒到整个宇宙飞船,如欧洲航天局(European Space Agency)的Envisat,它的大小相当于一辆双层巴士,是每个人都要清除的首要目标。

还有其他物体,例如耐心重量,这是块状金属的固体块,以及纸薄的热毯。“他们会导致不同类型的损害,可能需要不同的策略来删除。“Gorman说,没有办法是一个单尺寸的方法是这样做的,所以

她说,最严重的风险来自1到10厘米大小的碎片颗粒。戈尔曼说:“它们的数量比整个报废的航天器要多得多,碰撞的可能性也要大得多。”“虽然这种大小的碎片可能不会造成灾难性的解体,但与它相撞肯定会损坏正在工作的卫星,并产生新的碎片颗粒。”

让她注意卫星巨型星座,Gorman担心他们在已经拥挤的低地轨道环境中的影响。“我们也知道轨道动态可能是不可预测的,”她说。“我希望看到这些Mega星座运营商中的一些释放他们的长期建模,因为越来越多的卫星被推出。”

Gorman说,毫无疑问,无疑的轨道碎片去除在技术上是挑战性的。“然而,大问题是,任何可以去除现有碎片的成功技术也可以用作抗外露武器,”她说。“这是一个完整的蠕虫,需要外交和谈判,最重要的是,在国际一级信任。”

事实上,乔治州理工学院山姆国际事务学院副教授Mariel Borowitz近年来,近年来,康复到轨道和执行服务或破坏的能力对军事规划师来说,这是近年来的兴趣。“这些迅速推进的技术有可能用于和平的空间活动或在太空中战争,”她说。“鉴于他们的能力的双重使用性质,我必须提前知道他们将如何在任何一天使用。”

占用空间

德克萨斯大学奥斯汀分校(University of Texas at Austin)的轨道碎片专家莫里巴•扎(Moriba Jah)表示,目前,太空碎片清除的商业案例无法盈利,更像是一个“PowerPoint演讲”,而不是一个真正的市场。

“我认为人们希望政府基本来到一些常识,帮助创造和建立一个互动的行业市场,”贾说。为了使这种情况发生,他认为,太空航空公司必须同意近地球空间是一种像土地,空气和海洋的生态系统。“这不是无限的,所以我们需要环保,”他说。

JAH在思想空间可持续发展度量,类似于碳足迹新利18体育app苹果版。“让我们称之为”空间流量“足迹,”他说。“我们需要一种方式,我们可以量化”轨道高速公路“饱和交通饱和,使其无法使用。然后,您可以为对象分配赏金并讨论非呼叫碎片删除。也许对他们死亡资产的主权所有者占据了轨道的能力,这可能会受到惩罚。这绝对可以创建一个空间 - 拆卸技术可以茁壮成长的市场。“

还需要一个空间物体的分类方案。有这样的分类,Jah说,将有助于整理出什么样的技术是需要的,以消除不同谱系的轨道混乱。

至于大局,Jah说这是一个简单的数字游戏:发射的速度超过了太空物体重返地球大气层的速度。“这不是一种很好的能量平衡,”他补充说。

唉,Jah说,政策制定者对这个问题的反应仍然迟钝。毕竟,尽管像2009年宇宙-铱碰撞这样的事件产生了大量的碎片,但就目前而言,它们仍然相当罕见。

“在我看来,2009年的那次碰撞相当于乘客的损失《泰坦尼克号》感觉从冰山上撞击,然后甲板上有乐队演奏,”Jah说。“就危险的轨道碎片而言,事情已经朝着有害的方向发展,因为我们没有改变自己的行为。”