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过去空间的旋转碎片努力:威胁到太空中的未来

2021-11-17 12:50:08来源:

地静止环中的碎片和废弃发射器阶段。已知老化卫星释放碎屑,并且由于残留能源可能发生爆炸。可以抛回并越过地静止轨道的碎片。出于这个原因,一旦标称任务完成,它就会释放残余能量。ESA / ID&SENSE / ONILIXEL,CC BY-SA 3.0 IGO

过去的空间努力的旋转碎片被困在地球周围的轨道上,威胁到太空中的未来。随着时间的推移,这些碎片物体的数量,质量和面积稳步增长,提高了运作卫星的风险。

ESA的空间碎片办公室不断监测这种不断发展的碎片情况,每年都会出版关于碎片环境的当前状态的报告。

自1957年的空间年龄开始以来,吨火箭队,航天器和仪器已经发射到空间。最初,没有计划在他们的生活结束时与他们做些什么。从那时起,数字继续增加和爆炸,空间中的碰撞产生了数十万碎片的危险碎片。

尽管技术进展,但在理解空间环境方面,在欧洲最大的空间碎片会议上发现了在欧洲最大的空间碎片会议上确定了在申请减少碎片创造的措施的措施方面的显着增加。

“目前空间碎片问题的最大贡献者是轨道爆炸,由左侧能量 - 燃料和电池 - 船上航天器和火箭引起。尽管措施已经到位,但多年来无法防止这种情况,我们认为这些事件的数量没有下降。在空间安全计划的负责人的霍尔格·克朗解释说,迈出了任务结束处置的趋势正在改善,但步伐缓慢“。

“鉴于太空交通的不断增加,我们需要开发和提供技术以使碎片预防措施失败安全,ESA正在通过其空间安全计划进行。并行,监管机构需要监测空间系统的地位以及更紧密地区的司法管辖区内的全球遵守垃圾缓解。

现在存在国际指南和标准,使其清楚我们如何达到可持续利用空间:

设计火箭和宇宙飞船,以最大限度地减少在发布和运营期间脱离的“脱落” - 材料在发布和运营期间脱离,由于通过释放储存的能量,“钝化”宇宙飞船在他们的生活中缺失的方法之后通过仔细选择轨道,通过仔细选择轨道,通过仔细选择,通过仔细选择它们,通过仔细选择,通过仔细选择,通过仔细选择轨道的工作卫星。

许多太空机构,私营公司和其他空间演员正在改变他们的行为来坚持这些指导方针 - 但这是足够的吗?

令人担忧的趋势

我们发送到轨道的物体占用空间,他们创造的碎片也是如此。空间中的物体的增加面积显着增加了碰撞的可能性。红色(PL)=有效载荷;橙色(rb)=火箭身体;深绿色(RM)=火箭任务相关对象。

我们正在制作越来越多的碎片

自太空时代开始以来,碎片物体的数量,弥补质量和他们所接受的总区一直在稳步增加。这进一步推动了航天器和火箭阶段的大量轨道分手。

空间碎片占用的总面积很重要,因为它与未来我们期望的碰撞有多有关。随着事情的立场,碎片和工作卫星之间的碰撞预计将超越爆炸作为碎片的主要来源。


在空间中可以创建多种方式。对于每个“碎片事件”成千上万的危险碎片可以添加到地球的轨道上。

杂物创造事件变得更加常见

平均在过去二十年中,每年都发生了12个意外的“碎片” - 这一趋势是不幸的增加。碎片事件描述了由于碰撞,爆炸,电气问题而产生的碎片的时刻,甚至只是由于空间中的恶劣条件而脱离物体。

在亮的一边

送到低地轨道的更多卫星或“有效载荷”正在试图在20年前可持续地遵守碎片缓解措施。但是,进步仍然太慢了。

正在尝试遵循规则(尚未足够)

虽然并非所有卫星目前遵守国际指导方针,越来越多的太空演员正在试图坚持规则。在过去的十年中,15-30%的物体或“有效载荷”在低地轨道地区(与人类航天有关的航天器不包括航天器)的非兼容轨道上推出的“有效载荷”试图遵守碎片缓解措施。由于铱星座的活跃的去轨道,5%至20%的成功,2018年的35%达到35%。

现在,80%的火箭队现在试图“清除”低地球轨道 - 绝大多数在千年开始时成功地成功20%。

更多的火箭被安全地处理

当谈到火箭队时,越来越多地被可持续地处理。这十年的非符合低地轨道中的40%至80%之间试图遵守碎片缓解措施。共有30-70%的自然不符合的火箭成功地清除了低地轨道。

在过去十年推出的所有火箭中,60-80%(在质量方面)遵守缓解措施。一些火箭在低地轨道上,导致它们在地球大气层中自然腐烂,但大量的火箭队被引导回地球的大气层,他们要么被烧毁,要么被燃烧,或者是在无人居住的地区重新进入。此类实践正在增加,大约30%的火箭自2017年以来安全地重新进入受控的方式。

这是一个非常棒的消息。火箭身体是我们发送到空间的最大物体之一,并且具有涉及灾难性碰撞的高风险。庆祝最多24小时后确保他们在轨道上徘徊的所有步骤将被庆祝。

在过去的10年里,在近地上轨道发射到近地轨道的小卫星的数量部分由于卫星星座的兴起,部分是由于卫星星座的兴起。

更多卫星放入低空轨道,他们自然烧伤

在高地轨道保护区发射的“交通”的数量在高度 - 高度 - 高度 - 尤其是由于小卫星和星座的扩散而变化。

大约88%的小型有效载荷在该地区推出,自然而然地遵守空间碎片缓解措施,由于它们的低空,这意味着他们在地球的氛围中分解。

估计,30-60%的卫星质量(不包括人类航天),估计有关同样的原因,遵守生命结束指南。

“在低地球轨道上推出的卫星的加速增加在我们的最新报告中明显可见,”欧安山空间碎片办公室蒂姆·弗兰特解释说。

“我们在我们使用空间的方式中观察到的根本变化。为了继续受益于在太空中运营的科学,技术和数据带来,它至关重要,我们在航天器设计和运营中更好地遵守现有的空间碎片减缓指南。它不能强调 - 这对于可持续使用空间来说至关重要。“

近年来几次,在地球静止轨道上的所有卫星都试图在他们达到任务结束后负责任地迁出。

地球静止轨道中的高碎屑缓解率

卫星发射到地球静止保护区,35,586 - 海拔35,986公里,对碎片缓解措施具有非常高的依从性。在85%和100%之间达到了他们的生命结束,这十年试图遵守这些措施,其中60 - 90%成功地完成了60-90%。

在地静止轨道上,运营商对运营商有明确的商业利益,以防止卫星和碎片 - 不这样做,以便将他们的航天器和底线造成严重风险。

现在怎么办?

系统分析太空中的行为,涉及采用碎片缓解措施,提供了谨慎乐观的理由 - 这不是十年前的情况。

如果通过迅速采用,对钝化和处置任务的新技术的持续投资将使我们的环境应对空间交通和更复杂的运营继续增加。

地球周围空间碎片分布。

我们必须将空间环境视为共享和有限的自然资源。持续创造空间碎片将导致Kessler综合征,当低地球轨道中的物体密度足够高,在物体和碎片之间的碰撞产生级联效果,每个碰撞产生碎片,然后增加进一步冲突的可能性。此时,地球周围的某些轨道将变得完全不稳定。

ESA积极努力支持联合国和平利用外层空间的外层空间活动的长期可持续性的准则,包括为世界上首次从轨道中删除一块碎片的使命,帮助创造一个国际空间可持续性评级和开发技术自动化碰撞避免,减少对太空任务的影响。

了解有关ESA的空间碎片和清洁空间办公室的更多内容空间安全计划以及该机构即将举行的空间碎片会议 - 世界上最大的主题 - 于2021年4月发生。