科学家正在设计一颗卫星和能够探测到小至1厘米(不到半英寸)太空垃圾的仪器。这样的太空垃圾目前无法从地面探测,能够损害低地球轨道上的卫星和其他航天器。
阿拉斯加大学费尔班克斯分校的一位科学家正在参与美国政府的努力,设计一颗能够探测小至1厘米(不到半英寸)太空垃圾的卫星和仪器。
如此小的垃圾,目前无法从地面探测,能够对低地球轨道上的卫星和其他航天器造成损害。
这个想法是为未来的卫星,例如那些对通信系统至关重要的卫星,配备技术来避免与太空垃圾发生碰撞。
太空垃圾以每小时约17500英里的高速移动。以这个速度行驶的1厘米物体的撞击能量相当于小型爆炸物,例如手榴弹。
太空垃圾形状和大小各异,由废弃卫星、耗尽的火箭级、碰撞碎片和其他不再发挥作用的人造物体组成。
阿拉斯加大学费尔班克斯分校的地球物理研究所研究教授保罗·伯恩哈特及来自加拿大卡尔加里的同事们已经制定出一种方法,用于确定小物体与卫星或航天器之间的距离及其接近的角度。
该方法基于他们发现的事实:在轨道上的物体通过自然发生的等离子体扰动(称为条纹)时,会产生波动,而这些扰动沿着地球的磁场线发生。等离子体是一种状态,如气体,由自由漂浮的负电子和正离子组成。
伯恩哈特和同事们正在开发将使用该方法的仪器。他还在设计将携带这些仪器进行初步测试的卫星。他将其称为太空垃圾探测器。
“整颗卫星将专门用于探测从地面无法看到的太空垃圾,”他说。
太空垃圾的方向将由一个车载传感器来确定,该传感器同时测量电场和磁场,以探测来自该太空物体的信号。一个独立的传感器将记录随时间变化的信号频率。然后,将对这些数据进行分析,以确定太空垃圾的方向和距离,从而揭示其位置。
“这种类型的几次测量就足以预测垃圾的未来轨迹,”伯恩哈特说。“这就是我们正在探索的新科学。”
他表示,这些知识将使卫星能够避开垃圾的轨迹,补充说Starlink系统的操作人员每年会采取超过2万次的避免碰撞的行动。
这一新的探测方法在1月8日发表的《等离子物理学》期刊中进行了详细阐述。来自英国斯特拉斯克莱德大学的本特·艾利亚森是第一作者。
这项工作是美国政府追踪太空垃圾的一部分,部分得到国家情报总监办公室、情报先进研究项目活动的支持。与承包商Blue Halo在IARPA太空垃圾识别与追踪计划中合作进行。
美国的垃圾追踪计划估计,地球轨道上有超过一亿个大于1毫米的物体,但低于1%的能够造成任务终止的垃圾被追踪。因此,计划网站表示,“对追踪小型垃圾产生了更大的兴趣。”