主动式空间碎片清理技术：现状与前景

"主动式空间碎片清理研究 (2010年) - 张玉军, 冯书兴 - 装备指挥技术学院学报 - 2010年12月 - 第21卷第6期" 这篇2010年的论文探讨了主动式空间碎片清理技术，这是针对日益严重的空间碎片问题的一种潜在解决方案。空间碎片，也称为轨道碎片，是由于人类航天活动产生的废弃卫星、火箭残骸和其他碎片，它们在地球轨道上漂浮，对现有和未来的航天任务构成严重威胁。尽管已经实施了一些减缓措施，但碎片数量仍在不断增加，因此，主动清理成为了一个紧迫的研究领域。 论文首先介绍了空间碎片问题的背景，强调了其对航天安全和全球依赖的空间基础设施的影响。接着，作者张玉军和冯书兴详细阐述了三种主动清理技术： 1. 捕捉技术：这种技术涉及到设计特殊的航天器，如网、爪或气囊，用于接触并捕获空间碎片。这些航天器可以被精确导航到目标碎片，然后通过物理接触将其捕获，之后再将其引导回大气层进行烧毁。此方法的技术挑战包括如何安全接近高速运行的碎片而不造成进一步碎片，以及如何确保捕获后航天器的稳定。 2. 激光清理：利用高能激光照射空间碎片，使其速度发生改变，从而使其轨道逐渐降低，最终进入大气层烧毁。激光系统需要具有足够的功率和精确的瞄准能力，同时要考虑避免对其他在轨设备造成潜在损害。 3. 电动力缆绳系统：这种方法涉及发射带有电动力缆绳的航天器，缆绳可与碎片发生碰撞或利用电磁力吸引碎片。一旦碎片与缆绳相连，可以通过电力驱动缆绳改变碎片的轨道。该技术的关键在于缆绳材料的强度和耐久性，以及控制系统的精度。 论文还分析了这些技术的可行性，指出每种方法都有其独特的优点和挑战。例如，捕捉技术可能适用于大型碎片，而激光和电动力缆绳系统可能更适合较小的碎片。然而，所有这些技术都需要进一步的研发和验证，包括在真实环境下的试验，以确保它们既有效又不会产生新的安全风险。 此外，论文讨论了这些清理技术的应用前景，强调国际合作的重要性，因为空间碎片是全球性问题，需要全球的努力来解决。国际法律和政策框架的建立也是成功实施清理行动的关键因素。 最后，作者提出，主动式空间碎片清理技术的研究和发展不仅有助于保护现有的太空资产，还将为未来可持续的太空探索和利用奠定基础。他们呼吁更多的研究资金和跨学科合作，以推动这些关键技术的成熟和实际应用。