為什麼要設計一顆能自毀的衛星?
在已知的宇宙中,人造衛星在最嚴酷的環境里工作了幾十年。
奇怪的是,現在,科學家和工程師們正準備重新設計它們,好讓它們能按照計劃在距離地球200英里的地方自行報廢?
為什麼要重新設計這些衛星呢?問題竟然出在它們現有的設計實在是太好了!這些令人難以置信的高科技設備能承受巨大的重力、極端高溫和極度寒冷!它們能適應各種嚴酷的環境,並生存下來。
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這使得它們中的許多成員超出了設計壽命,甚至,在某些情況下已經超過了50年。「 先鋒一號 」 衛星是目前軌道上最古老的衛星,於1964年發射升空。
為什麼衛星(和火箭部件)的壽命超長會變成問題呢?
首先,環繞地球的軌道空間現在已經變得擁擠不堪了。舊衛星和廢棄的部件對仍在運行的航天器構成了重大威脅(更不用說國際空間站了)。其次,如果一顆衛星的軌道確實退化了,它又將重新進入地球的大氣層,但它並不總是會完全燃燒,因此大塊的金屬會掉落到地球上,這是有規律的。
2001年,一個Delta 2級的第三階段,一個鈦合金機殼重新進入並墜落在沙烏地阿拉伯
那我們該做些什麼呢?
你如何設計一個設備來忍受極端的條件,然後在同樣的條件下再按計劃破壞它?
歐洲航天局本周發表了一篇引人入勝的文章,提出了一個計劃。
歐洲航天局稱這種想法為 「破壞設計」 ,簡稱D4D,是三年前清潔太空計劃的一部分。該項目是航空航天設計中一個新興想法的一部分,它試圖減少對環繞地球軌道的擁擠環境的影響。其實,與現在地球上開展的環保、生物可降解材料等技術的研究有異曲同工的作用:減少、消除人類製造的垃圾!不論是在地上還是在天上!
一個「增壓球」,曾經是火箭的一部分,降落在非洲南部
D4D計劃的第一項任務是什麼呢?
開發一種當衛星返回大氣層時在劇烈的高溫中,能以特定方式融化的材料。
例如,項目的系統工程師Tiago Soares 解釋說,複合碳纖維板的融化速度驚人的慢,因為它是用來粘合纖維的樹脂。這意味著要開發一種不同的樹脂,使用模擬重返大氣層的強烈熱和空氣衝擊波來測試每一次迭代。
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The planned breakup of the Jules Verne ATV. ESA.
1997年,在德克薩斯州的喬治城,一個推進劑罐墜落到地球上。
再例如,歐洲航天局解釋了它如何使用德國的等離子風洞測試來測試在太空中經常使用的三種材料(鋁合金、鈦合金和不鏽鋼)。
但這可能還是不夠,研究證明,即使重新設計的部件,如果沒有及早暴露在灼熱的高溫下,也不會融化。因此,研究人員和工程師們正在研究如何 「儘可能早的在重返大氣層時打開/暴露」 衛星的主體。
等離子風洞測試
我們可以設想一個包含自毀模式的全新設計的衛星,當它完成自己的使命或達到設計壽命時,它會退出運行軌道,來到大氣層的熾熱邊緣,開始自動分解或重新定位它的數千個不同部件和面板,使它們完全暴露在重新進入大氣層劇烈的高溫中,確保它們完全融化。
人類文明已經完全改變了地球,在某種程度上,地球周圍的空間也是如此。被我們生產製造的各種東西填滿。
想辦法減輕我們對環境、空間的影響是未來的主要挑戰,希望我們能為我們自己贏得更多的空間和時間!
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