阿拉斯加大学费尔班克斯分校的一名科学家正在参与美国政府的一项工作,旨在设计能够探测小至 1 厘米(不到半英寸)的太空垃圾的卫星和仪器。
如此小的碎片目前无法从地面探测到,但可能会损坏低地球轨道上的卫星和其他航天器。
其想法是为未来的卫星(例如对通信系统至关重要的卫星)配备避免太空垃圾碰撞的技术。
太空垃圾的飞行速度极快,大约每小时 17,500 英里。以这种速度飞行的 1 厘米物体的撞击能量相当于手榴弹等小型物的能量。
太空垃圾的形状和大小多种多样,包括废弃的卫星、废旧的火箭级、碰撞产生的碎片以及其他不再有用的人造物体。
阿拉斯加大学地球物理研究所研究教授保罗·伯恩哈特 (Paul Bernhardt) 和加拿大卡尔加里大学的同事设计出了一种方法来确定小物体与卫星或航天器的距离及其接近的角度。
该方法基于他们的发现:轨道上的物体在穿过自然产生的等离子体扰动(称为条纹)时会产生波,这些扰动发生在地球磁场线上。等离子体是一种由自由漂浮的负电子和正离子组成的气体状物质。
伯恩哈特和同事们正在开发使用这种方法的仪器。他还在设计将搭载仪器进行初步测试的卫星。他称之为“太空碎片猎人”。
他说:“整颗卫星将用于探测地面无法看见的太空碎片。”
太空垃圾的方向将由机载传感器确定,该传感器同时测量电场和磁场,以检测来自太空物体的信号。单独的传感器将记录信号频率随时间的变化。然后,这些数据的分析将用于确定太空垃圾的方向和距离,以揭示其位置。
“几次此类测量足以预测碎片未来的路径,”伯恩哈特说。“这就是我们正在探索的新科学。”
伯恩哈特表示,这些知识将使卫星能够避开碎片的路径,并补充说,星链系统的运营商每年采取超过 20,000 次防撞行动。
1 月 8 日《等离子体物理学》杂志发表的一篇论文详细介绍了这种新的检测方法。英国思克莱德大学的 Bengt Eliasson 是该论文的主要作者。