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“立方帆”

2017-06-07刀芭豆

科学启蒙 2017年5期
关键词:风帆大气层宇航员

刀芭豆

每当我们仰望星空,总会被浩瀚又未知的宇宙吸引。不计其数的星辰,就像一盏盏明灯悬浮在墨色的夜空之上,梦幻又迷人。可是,当你真正前往太空的时候,就会发现现实或许并没有你想象的那么美好,因为地球周围的太空之中也是有垃圾的,而且它们的数量十分惊人!

据科学家推测,地球轨道上的太空垃圾估计有1亿块,其中直径在10厘米以上的超过2万块,它们主要包括报废的飞行器、火箭残骸以及宇航员的生活垃圾。大多数太空垃圾以极快的速度绕着地球飞行,最快的可达2.8万千米/小时,它们一旦走错路线,不仅可能对宇航员和人造卫星造成严重的伤害,还会威胁到地球轨道的通信系统。为了解决这一问题,英国的科学家设计出一款名为“立方帆”的迷你卫星,让我们来看看它是如何在太空中清理垃圾的吧!

“立方帆”的“个人简介”

“立方帆”是由英国萨里空间中心(Surrey Space Centre)研制出的一款纳米级卫星,重量约为3千克,体积为10厘米×10厘米×30厘米。它的内部安装有一张折叠起来的聚合膜,发射到太空之后,这张膜就会张开,那时它看上去就如同一个巨型风筝。

“立方帆”可以搭载在一个500千克以下的小型飞行器上,或者干脆和其他卫星共乘一枚火箭,然后发射到地球上空700千米处的近地轨道,并展开面积约为25平方米的帆,接着分两步进行垃圾清理:位于低轨道的太空垃圾,它可以直接用展开的帆将其黏住;至于在较高轨道上的垃圾,就要借助太阳能动力去接近了。

“立方帆”清理太空垃圾的全过程

首先,“立方帆”进入太空后会展开薄膜,同时装备在它身上用于侦测太空垃圾的四个小型摄像机会立即开启,任何太空垃圾都躲不过它的“火眼金睛”。

接着,一旦“立方帆”侦测到身边的太空垃圾,地面人员就会发出指令,它身上的小型动力装置便会开启,并且马上投入到对太空垃圾的清理工作中。

然后,“立方帆”将携带着太空垃圾返回大气层。为了节省能源,“立方帆”巧妙地采用了一套应用微型马达来倾斜风帆的技术。微型马达可以改变风帆的重心,同时利用小型磁铁的磁场与地球磁场的相互作用就能控制风帆。这样,“立方帆”就能顺利带着太空垃圾脱离轨道。

最后,“立方帆”将会和它“捕获”的太空垃圾一同坠入大气层。由于阻力的作用,“立方帆”的飛行速度会不断降低,在这个过程中,万有引力会大于太空垃圾运行所需的向心力,从而降低“立方帆”和太空垃圾运行的轨道高度,最终让它们在坠入大气层的过程中一起被烧毁。

原本,那些轨道高度为600千米的太空垃圾自行坠入大气层需要几年的时间,“立方帆”的出现,让这个时间大大缩减。

我们有理由相信,随着科技的发展,在不远的将来,环绕在地球周围的垃圾将会被彻底清除,太空将重拾它昔日的美丽。而这美丽的背后,必然会有“立方帆”的一份功劳!

(插画绘制/涂图图)

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