一颗新卫星的“等离子体刹车”利用地球大气层避免成为太空垃圾

ESTCube-2 定于本周末发射。
Orbital cubesat plasma brake concept art
这个微型系统将测试一种无需燃料、轻量级的方法来减慢卫星的速度。 塔尔图大学/欧空局

经过八年、600 多名跨学科本科生的协作努力,爱沙尼亚的第二颗卫星终于在本周晚些时候发射。一旦在欧洲空间局的 Vega VV23 火箭升空后进入轨道,这款仅重 8.5 磅的微型 ESTCube-2 卫星将测试一种巧妙的方法,利用一种新颖的“等离子体刹车”来帮助清理日益令人担忧的天空中的 太空垃圾问题

电帆E-sail)技术由芬兰气象研究所物理学家 Pekka Janhunen 设计,它利用了地球电离层(大气层带电外层)的物理学原理。一旦进入轨道,爱沙尼亚的 ESTCube-2 将部署一条长约 165 英尺的系绳,该系绳由头发般细的铝线组成,一旦通过太阳能充电,将能够排斥电离层中几乎静止的等离子体。

[相关:美国联邦通信委员会刚刚开出了第一张太空垃圾罚单。]

Janhunen 在任务发射前于 10 月 3 日的一份声明中解释说:“从历史上看,由于微陨石或其他危险,系绳在太空中容易断裂。因此,ESTCube-2 的网状微系绳设计通过两条平行和两条之字形粘合的导线增加了冗余度。”

如果成功,这种阻力应该足以减慢这个微型 立方体卫星的速度,将其轨道衰减时间缩短到仅两年。不仅如此,而且它这样做不需要任何物理推进源,从而为现有的卫星退役选项提供了一种轻量级、低成本的替代方案。

普渡大学航空航天学副教授 Carolin Frueh 通过电子邮件告诉PopSci:“看到等离子体刹车能否按计划工作,以及系绳本身是否足够坚固,这令人兴奋。‘一颗死亡或退役的卫星在太空中停留的时间越长,它与其他物体发生碰撞的风险就越高,这会导致碎片化并产生更多碎片物体。’”

Frueh 认为,尽管过去已经探索过使用阻力帆来帮助低地球轨道(LEO)卫星完成生命周期末期的操作,但“与传统的巨大太阳帆相比,等离子体刹车技术在生命周期末期可能更坚固、更易于部署。”

经过短短七十年的太空旅行,垃圾已经成为持续的私人和政府资助任务的巨大问题。数百万件微小的垃圾碎片现在以高达 17,500 英里/小时的速度绕地球运行,每件都可能导致任务失败。此类碎片也可能对不幸路径上的宇航员造成致命伤害。

尽管多项国际努力正在进行以帮助减轻太空垃圾的数量,但即使是规划此类行动的过程也可能很困难。例如,今年早些时候,欧空局的一个太空碎片清理试点项目在其轨道垃圾目标据报意外与其他碎片碰撞后变得更加复杂。10 月 2 日,美国联邦通信委员会在卫星电视提供商 Dish Network 去年未能正确脱轨一颗退役的直接广播卫星 EchoStar-7 后,发出了其有史以来第一张轨道垃圾罚单

执法局局长 Loyaan A. Egal 当时表示:“随着卫星业务越来越普遍,太空经济加速发展,我们必须确保运营商履行其承诺。”

爱沙尼亚的第二颗卫星定于 10 月 7 日从位于法属圭亚那的欧空局航天发射场发射。

 

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