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【优秀范文】太空垃圾处理

范文一:急待处理的“太空垃圾” 投稿:陶竼竽

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联 台 国 第 三 次 外 层 空 间 会 议 于  的运 行 寿 命

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所 谓 运 行 寿 命 指 的 是  行 寿 命 就 短 些

高 度 高 的 空 间 气 体 

】9 9 9乍 7月 1 9~3   0 H在 维 也 纳 召  某 颗 人 造 卫 里从 发 射 人 轨 到 脱 轨 陨  分 子 相 对 要 少 些  对 卫 星 运 行 蛆 , J   砰  =会 议 讨 论 了 外 层 空 间 的 开 发 利  落 这 段 时 间 的 长 短 用 和 外 层 空 间 污 染 防 治 问 题  苏联 第 一 颗 人   较 小 , 运 行 毒命 就 长 些  其 其 次 是 人 造 卫 星 的 有 效 工 作 寿  造卫 星 的运行 寿命 是 9 2天 美 国第  随 着 地 球 环 境 污 染 的 加 重  地  颗 人造  星“ 险者 I 探 号 的运 行  命  这 是指  星  各项 装 置  作 正 

球 外层 空 间 环 境 也 在 恶 化   由 大 量  寿命 是 2个 月  度 弃 的 人 造 天 体 所 形 成 的  太 空 垃  也 影 响 到 地 球 环 境  圾 ” 仅直 接危 及 宇宙航行 的安全 , 高 度决定 的 不   所 渭 轨 道 高 噬指 的 是 

常  项 系 统 运 转   活  常 接 受 指  各 正 体 设 备 发 , 障 .或 眚 供 电 系甥  故   发生断 电 .   么 岜就 不 可 能 有 效 地  进 行 工 作 . 它 的 茸 教 工 作 寿 命 也 就 

人 造 卫星 运 行 寿 命 是 由 其 轨 道   令  常发送 信 息 朗有效时 间 如果  正

轨道 距 离地 面的高 度 , 南 3种  共 外 层 空 间 污 染 源 主 要 是 废 弃  低 轨 道 高 度 约 勾 1 0—2 0千 米  5 0

的 人造 天体 。 它包 括 所 有 人工 研 制  在 此 轨 道 运 打 的 】 星 寿 命 为 7~2  到此完结 即使 它仍在天上运 转 . ! I 也  许用运 载 火箭 发 射 到 外 层 空 间 的  天  侦察 卫 星常用 此轨遣  轨  是颗 报 废 的 卫 星  道 高 度 约 为 3 0~I 0 5   0千 米 , 此   5 在 物 体—— 人造 卫星 、宇宙 飞船 、宇  人造 卫 星有 效工作 寿命 【星 卜 j   年 宙 空 矧 站 、 星 探 查 器 、 轨 道 上 运  轨道上运 行 的 卫星 寿命 叮达 1 以  设 备 质 量   及 外 层 空 间 的 严 酷 条 件  行 在

行 的 来 级 火 箭 以 厦 各 种 飞行 器 的 碎  卜 地 球 资 源 勘 测 卫星 一 使 用 此   都 有 关系  故障频 繁 的卫 星有效 【   般  

块 碎 片 

轨道  高轨道 l 廑 约 由 3 8 0千  作 寿 命 就 尝 缩 短 : 量 完 好 、 障 溉  ④ 岛 50 质 故

人 造 天 体 和 自然 天 体 运 行 规 律  米 以 上 ,在 此 轨 道 上远 行 的 1 晕寿  少 的 卫星 , J 其有 效工作 寿命 就长  是 一 拌 的 。 但 人 造 天 体 寿 命 有 限 . 命数 年甚 至 数1年  行 星探 查器 常   

不断 发射 . 断更新 , 断淘 汰 . 不 不 不  使 用 此 轨 遭 

断遗弃  废 弃的人 造天 体往 往分化 

废 弃 卫星 危 险 何在 ?  

废 弃 人 造 卫 星 韵 危 害 主 要 是 它  可 能 破 坏 宇 宙 航 行 的安 全  

可 以看 出 , 轨道 高 度越 高  造  人

瓦解 ,形 成 大量碎 片碎屑 和微 粒    . 卫 星运 行 寿命越 长 .卫星的椭 圆形  ( 1它 口 能撞  其 他正 常运  1 r 据 最近统 计 ,目前 外层空 间 已拥有  轨 道 上 距 地 面  阿 个 点 : 近 地 点 和    造 、   2 4万个 人 造天 体 . 其中 废弃 的人  远地 点  对卫 星运 行寿命起 决 定作  的人造 l星 , 成 中间事 故 . 和  . 号   与  进 步 号  的 碰 撞 就 是 个   ÷ 造 卫 星 20 80颗 ,各种 飞 行 器 碎块  用 的 是近 地点 轨 道 近地 点 越 高 ,  

80 5 0块 另外 , 径在 l 直 O厘 米 以 下  卫 星运 行 寿 命 越 长 , 之 越 短  反

倒 。 当然它 们 并 不 属 于废 弃 卫 星 .  

  究 其 原 理 可 以 归 因 于 两 个 方  而 且 还 是 在 有 ^ 控 制 的 情 况 下 发 叶 是外层空 问污染 源  抓住 源头 ,处  面 。 首 先 是 气 体 对 卫 星 的 阻 力 地  碰 撞的  那 么废弃 卫星 在无人 控静  理 弃物 , 化太 空 . 净 是空 间环保 新课  球 大气 层 外的外 层空 间也有 少量 气  下 撞 击 其 他 卫 星 是 很 有 可 能 发 生    题  体分 子  高 度低 的空 间气体 分 子相  的 。 的 碎 片 有 1 1万 片  这 些 废 弃 物 都   2

人 造 卫 星 因何 废 弃 

从 15 9 7年 l 0月 4日前苏 联发 

射^ 类第一颗人造卫 星 “ 星 1 卫 号 

对多些 . 卫 星运行 阻力 稍大些 , 对 运 

l ) 弃卫 星 的脱落物 质 , 2废 如碎  片 薄屑之 类在 太空 中飘 浮 ,直 接撞  击 其他卫 星的 危险 性也 不可小 视 

在 18 9 3年 , 国  战 者 号  天 飞  美 挑 航 机 的 机 窗 曾 受 到 一 个 以 每 秒 4千 米   速 度 飞 行 的 废 星 碎 块 碰 撞 ,使 机 窗 

迄 今已 4 2年 ,在此期 间各国共发射  凡造 p星 6 0 00颗 ,目前 已经 废 弃 的  l里 有 2 0   8 0颗 , 占卫星总数 的 4 %  6 “ 上。这 是因为 每颗 卫星 都有 一定  的寿命期 限 , 寿终正寝 , 则使大 量人  造 卫 星 被 废 弃   报 废 的 原 因 有 运 行

 

寿 命 和有 效 工 作 寿 命 两 个方 面 

美 阈 太 阳 观 { 罩 外 壳 表 面  翳卫

出 现裂痕 , 如果碎 块再 大一 点的 话  就 会 导 致 更 太 的 灾 难  有 … 颗 美 国 

的 太 阳 观 测 卫 星 在 回 收 后 .发 现 外  壳 表 面 干 疮 百 孔 ,那 是 被 太 空 废 星  碎 片 撞 击 造 成 的 。 一 片 直 径 勾  o 14 m 的 碎 屑 ,就 可 能 在 卫 星 表    1r a

被 碎 块 撞 的 千 疮 百 孔 

首先 让我们 分析 一下 人造 卫星 

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向 撞 H  径 为 0 5 mm 的 d 4 若   监 删 卫 星 和 废 彝  星 运 行 状 况 的 机  在美 国 马 里兰太学 由阿肯斯 等人 进  {  2 'L 些 的 碎 块 , 有 可 能 把 卫 星 撞   制 崩 8台光 学望 远镜 和 2 2台雷达  行 设 想 的 太 空 机 器 人 有 多 只 手 臂 .  

漏 

机 . 对 准 轨 道 上 的 每 颗 卫 星 . 宴 打  肚 于里 装 着工 具箱 .他t】 i体重 约有  ' 2 4小 时 连 续 监 测 . 细 记 录 它 们 的  2吨 .能 在 太空 修 理 1吨重 的废 弃  详

研 

则  轨道 参数 . 从中发现 黼 小变 化 对高  卫 星 对 于 不 能 修 理 的 废 弃 卫 星 , 度 在 50  0 0 f米 ¨ 上 的 . 上 1 0厘  由机 器人 拖拉 着 突人 大气层 内 .使  -1 米 的 飞 行 物 体 用 雷 达 观 测  对 高 度  其烧毁 . 以免 它在轨 道上 碍事 

制  中 

的  太  空 

在 30 f米 、大 于 1 的物 体别 用  0  米 ( )对 废弃 人 造卫 星实 施轨 道  3 光学 望远 镜 观测 .预测 每颗 卫 星每  转 移作 业 , 它 由中 、 把 低轨道 拖 向高 

片 碎 块 何 时 陨 落 . 记 造 册 . 成 一  轨道 , 底废弃 。 登 制 彻 废弃 卫星 在轨道 上 

机 

器  ^ 

览表 . 每半 年公 布一 次 . 掌握废 弃  运 行 ,利用 其装 载 的 火箭来 改变 轨  以

卫 星 的 动 态  俄 罗 斯 和 日 本联 手 . 将 开 展 对 

道 的形 状或倾 角 , 并改 变其 高度 , 这 

过程 叫做 轨道 转 移 。转 移 时要 借  还 把 废弃 天体 的普 遍 凋查  由 日本研 制  助 机 器 人 , 需 要 填 加 推 进 剂   废  I )废 弃 人造 卫 星坠 落 地 面 . 捕 捉 太空垃圾 的装置 ,   3   利用 2 0 0 0年  星转移 到更 高 的轨道 上 去 ,越高 越 

造 成 人 员 财 产 损 失 , 造 成 环 境 污  俄 罗 斯 发 射 的空 间 站 , 捕 捉 太 空 垃  远 离 越 安 全 .把 危 险 减 少 到 最 小 限  或

染。 从 理论 上讲 . 这种 可 能 性不 是  圾 , 后 收 回 研 究 . 防 范 废 弃 卫 星  度 。 然 为  

太 大 因 为 卫 星

突 人 大 气 层 后 就 会  危 害 创 造 条件 。   燃 烧 掉 。 可 是 有 报 道 说 . 19 9 6年 

f }对故 障人造 卫 星和处 于 半  2

底 ,俄 罗 斯 发 射 的 一 颗 名 叫 “ 星  废 弃状 态 的人造 卫星 .派 出字航 员  火

9  的 火 星探 查卫 星 脱 离轨 道 .掉  进 ^ 太 空 实 施 现 场 修 理 一1 9 年 美  6 91 到玻利 维 亚境 内 , 情 不 智【 假 如  国发 射 的 哈勃 宇 宙望 远 镜 { 详   H盯 )  . 有 核 动 力 卫 星 坠 地 , 发 生 核 污 染 , 升空后 即 发现 故 障 ,   主镜模 棚不 清 ,   后果 则更 为严 重 许 多末 级 火箭 推  不 能 成 像   2年 之 后 ,即 1 9 9 3年 美 

卫 星 轨 道 转 移 示 意 图 

进 剂 都 是 有 毒 燃 料 , 旦 坠 地 则 会  国派 出字航 员乘 宇 宙 飞船 ,靠 近 哈  一

造 成化 学 毒性  染 , 果 更 是不 堪  勃 望远 镜 , 后 实行离 舱太 空行 走作业 ,   设 想  终 于修 复 了哈勃 太空望 远镜 。   ( )对微 小的 碎块碎 片物 体 可  4 让 宇航员 实 行太空 行 走 .风 险  发射 激光 ,将 其部 分熔 化 ,使 其改 

实 在 太 大 。 美 国 正 在 研 制 太 空 机 器   变轨道 .坠毁 于 大气层 内 ,燃 烧成  { )掌握废 星情 况 ,跟踪 监视 , 人 用来 代替 宇航 员充 当修 理工 ,进  灰  1   ( 任 埔 辑  付 麓 平 ) 责   预作 防 范。 美国 已经建 立 了一整 套  人 太空 实施 现场 修理 ,此项 研 究 正 

怎 样 处 理 废 弃 卫 星 

在 火 星 上 着 陆  

( 面说 明 ) 封  

在 人 类 制 造 出 天 文 望 远 镜 后 , 美景 为创 作题材 , 经常 与宇航 员    他 第 一 批 观 测 成 果 之 一 就 是 看 到 了  台作 

土星及 其巨 大的 彩色环 . 是 一幅  这

这 幅 画 是 画 家通 过 想 象 描 绘 

新的太 空美 景。随 着宇航员 进 人太  自动 考察 站着 陆的 图景 。画家仿 佛  空 、 上 月 球 , 及 向 金 星 火 星 发   正乘 飞船悬 在火 星低 空 , 着耐 高  登 以 望 射 自动 站 , 人类 对太 阳系 的研究 从  温的 自动站 与降 落拿脱 离 , 向火  芷 观测进 人实地 考 察,同时 ,更多 的  星 表 面缓 缓 接 近 .即将 实 现 软 着  美景也 展现在 人们 眼前  安 德 列 - 科 洛 夫 是 一 位 俄  索 罗斯画 家 ,以人 类航 天壮举 和宇 宙  陆  [ 】安 德列 ・ 碱 索科 洛 夫 (   画)

齐仲 { 说 ) 解  

范文二:太空垃圾的处理 投稿:贾却卵

太空垃圾的处理

——本专业面临的科学伦理道德问题

学院:宇航学院

学号:

姓名:

太空垃圾的处理

——本专业面临的科学伦理道德问题 一,什么是科学道德

马克思曾经说过:科学技术是一把双刃剑。科学技术作为先进生产力的重要标志,对于推动社会发展有着非常重要的作用。科学技术像一把双刃剑,既能通过促进经济和社会发展以造福于人类,同时也可能在一定条件下对人类的生存和发展带来消极后果。科学技术作用的实现要受一定客观条件,诸如社会制度、利益关系等因素的影响,也要受到一定的主观条件如人们的观念和认识水平的影响。科学技术是人类为了更好的认识自然,改造自然进而更好的生活而对自然进行的实践活动,但是历史和现实的教训一次又一次的告诉:我们科学技术在提高人类生活质量的同时是会带来危害的,而且这种危害性随着科学技术的发展与日俱增。[1]

科技是把双刃剑,一方面能够砸烂愚昧和落后,另一方面也可能带给人类无尽的灾难。这个时候我们强调科技给人类带来的痛苦与灾难正是为了这把双刃剑能够最大程度发挥它的正面作用造福人类而不是相反。所谓良药苦口利于病,这是因为对于科技理性而全面的思考才能够使得科技始终在人类的掌握之下不会反过来祸害人类。科学技术活动中的潜在威胁不容忽视,虽然人类的远见可相当程度上预防这种情况的发生,但人类的远见毕竟是有限度的,一些今天看来无危害的行为也许在未来会显示出不可预知的可怕后果,像曾经发生过的过度开采森林、为制冷大规模使用髴里昂和一度风靡全世界的胚胎期性别鉴定。尽管人类在事后能够理性地部分纠正这种短视行为,然而这些行为的后果却很难完全消除,而且大自然的容错性也是有限度的,一失足成千古恨的可能性,随着人类这种行为对世界影响力的增长而增长。

二,太空垃圾的产生及危害

作为一个航天专业的学生,以后在工作中可能遇到的最大的道德问题应该是航天器飞行中产生的太空垃圾问题。太空垃圾(space debris或space junk)又称空间碎片或轨道碎片,是指在绕地球轨道上运行,但不具备任何用途的各种人造物体。[2][3]这些物体小到固态火箭的燃烧残渣,大到在发射后被遗弃的多级火箭。它们有撞击其它航天器的风险,某些太空垃圾在返回大气层时也会对地面安全造成威胁。

太空垃圾包括因寿命已尽而报废、或因事故和故障而失控的人造卫星、发射各类航天器时使用过的火箭本身及其一部分零件、多级火箭分离时产生的碎片、大块碎片相互碰撞后产生的小碎片、甚至还有宇航员遗失的手套和工具等物品。自苏联发射人类第一颗人造卫星斯普特尼克1号以来,全世界各国一共执行了超过4000次以上的发射任务,产生了大量的太空垃圾。虽然其中的大部分都通过落入大气层燃烧殆尽,但是现在还有超过4500吨的太空垃圾残留在轨道上。美国于1958年发射的尖兵1号人造卫星报废后至今仍在其轨道上运行,

是轨道上现存历史最长的太空垃圾。[4]太空垃圾产生的方式主要有以下几种。(一)人为散布。美国在20世纪60年代曾经执行过西福特计划,将4亿3000万根[5]铜制偶极天线(全长1.78厘米,直径25.4微米(1961年)/17.8微米(1963年)的针状物)[6][7]散布在轨道上形成云状环,从而反射无线电信号以便海外的美军能更好地与本国联系。本计划散布的针状物分布于高度在3500公里到3800公里之间,轨道倾角在96度到87度之间的轨道范围,最终成为了太空垃圾[8]。根据当时美国联合国大使阿德莱·史蒂文森的说法,在太阳辐射压力的作用下,这些针将会在短短3年内离开轨道。但事实上直到现在仍有相当数目的针残留在轨道上,[9]偶然才会返回大气层[10]。(二)已报废卫星。“高层大气研究卫星”(UARS)、 尖兵1号人造卫星。(三)遗失的器材。在Edward Tufte所著的书籍《Envisioning Information》中提及到现存的太空垃圾当中也包括一只太空人爱德华·怀特在进行舱外活动时遗失的手套;迈克尔·科林斯在双子星座10号任务期间遗失的摄影机及和平号空间站运作15年间弃掉的垃圾袋[4]、一个扳手和一支牙刷。参与STS-116的苏尼特·威廉斯在一次舱外活动期间也丢失了一个摄影机。STS120的工作人员在维修国际空间站上一块太阳能电池板时遗失一对钳,在STS-126中一名太空人进行舱外活动时丢失了一个与公文包大小相约的工具包。(四)用后的火箭。(五)反卫星武器。美国与前苏联在60至70年代所进行的一系列反卫星武器试验为太空垃圾的主要来源之一。在理解到太空垃圾的问题与及其严重性后,大部份反卫星武器计划及其试验皆被终止。当时美国唯一一个能够运作的反卫星武器“437号计划”亦于1975年正式关闭。[11]美国在80年代重新启动反卫星武器计划,与渥特(Vought)公司签约研发出ASM-135反卫星导弹,并在1985年进行实验击毁了一个环绕地球525公里重2200磅的卫星,制造了上千颗大于1厘米的太空垃圾。所幸由于实验在较为低的轨道上进行,大部份的碎片被重力牵引并在大气层内燃烧殆尽。中国在2007年进行的反卫星导弹试验是历史上产生太空垃圾数目最多的单次事件。[12]估计共造成了2300件以上(2007年12月13日的数据显示)的可被追踪的(尺寸大于高尔夫球)、35000多片大于1厘米的和100多万个大于1毫米的太空垃圾。[13]由于在目标卫星的轨道高度大气阻力非常小,这些太空垃圾将在轨道上运行数十年后才能被逐渐耗尽。同年七月,NASA的Terra卫星成为第一个为了避免与太空垃圾相撞而需要改变轨迹的卫星[14]。2008年2月20日美国在燃霜行动(USA 193)中用反卫星导弹击毁了一颗已经失控的美国间谍卫星。[15]

自上世纪20世纪50年代超级大国进军宇宙以来,人类已经发射了四千多次航天运载火箭。据不完全统计,太空中现有直径大于10cm的太空垃圾九千多个,大于1.2cf的有10万个以上,而漆片和固体推进剂尘粒等微小颗粒个能数以百万计。这些太空垃圾飞行速度极快(6-7km/秒),他们隐藏着巨大的杀伤力:一块10克重的太空垃圾撞上卫星,相当于两辆100km/时的小汽车与卫星相撞,卫星会在1.5秒内被打穿或直接击毁!但一撞上,那就是毁灭性的。最让科学家头疼的是“雪崩效应”——每一次太空垃圾的相互碰撞不会互相湮灭,而会产生更多的碎片,这就是新的“大问题”。1983年,美国航天飞机“挑战者号”与一块

直径0.2毫米的涂料剥离物相撞,导致舷窗被损,只好停止飞行。前苏联的“礼炮—7”号轨道站也多次被此类“尘埃”损坏。1986年,“阿丽亚娜”号火箭进入轨道之后不久便爆炸,成为564块10 厘米大小的残骸和2300块小碎片,这枚火箭的残骸使两颗日本通信卫星“命赴黄泉”!1991年9月15日,美国发射的“发现者”号航天飞机差一点与前苏联的火箭残骸相撞,当时“发现者”号与这个“不速之客”仅仅相距2.74千米,幸亏地球上的指挥系统及时发来警告信号,它才免于丧生。美国东部时间2009年2月10日上午11时55分(北京时间2月11日晚0时55分),美国和俄罗斯的两颗通信卫星在太空相撞并产生大量太空垃圾,这极有可能会对国际空间站构成威胁。据计算,太空轨道上每个飞行物发生灾难性碰撞事件的几率为3.7%,发生非灾难性撞击事件的可能性为20%。以此计算,今后将每5~10年可能发生一次太空垃圾与航天器相撞事件,到2020年将达到2年一次。根据NASA的统计,地球轨道上有大约4000个运行中或报废的人造卫星和火箭残体,此外还有大约6000个可以看到并跟踪的太空垃圾碎片;而直径超过一厘米的太空垃圾,更多达20万个。这些物体大多数的运行速度,都在2万公里/小时以上。运行在地球轨道上的这些物体无时无刻不对卫星本身的安全、航天飞机以及国际空间站的安全构成威胁。根据美国忧思科学家联盟(Union of Concerned Scientists)截至2009年1月21日的统计数据,运行在地球轨道上的人造卫星为905颗,其中美国443颗、俄罗斯91颗、中国54颗,最为拥挤的地球同步轨道(高度35860公里,赤道上空,倾角为0)上的卫星为366颗。近地轨道(700公里到2000公里)上有442颗。2010年7月30日据俄新网报道,俄罗斯航天署新闻处发布消息说,中国已经成为在近地宇宙空间制造太空垃圾最多的国家。俄航天署官方网站周五发表的一篇文章指出,“根据统计,40%的太空垃圾是中国制造的。美国的太空垃圾占27.5%,俄罗斯占25.5%,其他国家占7%”。而根据NASA负责监测太空碎片部门的官方数据,近地空间大多数的太空垃圾属于俄罗斯和独联体国家(5833颗),其中包括1402颗卫星,4431运载火箭残骸等“垃圾”。美国排在第二,总共制造了4824个垃圾,包括1125报废卫星和3699运载火箭残骸等碎片。而中国制造的太空垃圾超过3388个(88颗废卫星和3300个其它碎片),少于俄罗斯和美国。2011年9月1日,美国的研究报告显示,在地球轨道上的太空垃圾数目已达到临界点,相撞的机会大增,并威胁1000个人造卫星的安全。该报告称,地球轨道上已有2.2万余件可以侦测到的太空垃圾,其中不少是发射导弹后被摧毁的卫星碎片。

三,目前的解决进展

2009年l2月,美国国防部高级研究计划局和美国宇航局共同举行了有关轨道碎片清除问题的国际会议。这次会议的目的是敞开大门“集思广益”,重头戏是太空碎片的权威唐纳德·克斯勒尔所做的发言。国防部高级研究计划局以前不关心太空碎片问题,但这次计划局战术问题主任戴维·内兰主持了会议开幕式,他指出,“计划局的参与可能使大家感到意外,其实计划局是为了防止轨道碎片造成意外事故而被迫寻求不同技术领域间的通力合作。”这也正是美国为间谍卫星的安全担忧而产生的结果。[16]

在这次会议上,不少专家学者提出了一些解决方案,例如:向太空发射巨型粘球,把粘住的垃圾拖出轨道;给太空垃圾装上帆,把它们缓缓地导向地球;利用巨型充气装置把垃圾带回大气层。还有许多人提到了激光技术。一位前美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家提出一项长期计划,要在夏威夷山顶建一座大型激光站。一位教授建议,在卫星上安装激光装置,把垃圾轰入大气层。总的来说,有3种方案似乎有可行之处。第一种方案的提出者是美国南卡罗来纳州星体科技与研究公司总裁罗姆·皮尔森,他在2O世纪7O年代曾提出著名的太空电梯概念。皮尔森还用动画形式演示了自己的设计。皮尔森认为完成这项任务需要7年时间。首先,利用其它运载工具把12个手提箱大小的太空飞行器送上轨道,每个飞行器装有100张轻质网,每张网有一座房子那么大。地面遥控人员通过机载摄像机撒网罩住太空垃圾,然后操作飞行器将垃圾拖离轨道,飞行器完成任务后返回重新工作。皮尔森声称,他的系统可以在最拥挤和危险的低地球轨道捕2500块左右的碎片,估计费用约2.4亿美元。第二种方案是美国宇航局的专家杰克·培根提出的。根据他的设计,将一艘10吨重的母船送上太空,此母船能捕获10多吨大批量生产的微型卫星。微型卫星一旦接近母船,就可以抛出网罩住它们,然后把这些碎片拖入大气层。这种方法非常适合用来清理位于低地球轨道、重量不到1公斤的太空垃圾,但是无法清理更重的物体,如火箭外壳或失效卫星。据他估计,发射一艘母船的费用约1亿美元,总共能执行12次任务。第三种方案是美国西雅图地区太空业务承包公司泰特尔公司的首席执行官罗布·霍伊特提出的。15年来,霍伊特一直在开发一种用于清理低地球轨道太空垃圾的鲁斯特勒系统。他的设想是:利用发射的卫星搭载重量约180公斤的中型航天器。进入轨道后,这种飞行器会缓缓接近太空垃圾,布下一根9.6公里长的导线,然后给导线施加1安培的电流。该电流会与地球的磁场相互作用产生一股推力,将垃圾送入大气层。霍伊特的设计得到了克斯勒尔等人的赞扬,因为它简单而成本相对低廉。据霍伊特测算,一次任务清除数吨垃圾,所需费用仅数百万美元。除此之外,还有使用星载机器人对太空垃圾进行抓捕等方法,亦可逐渐回收太空垃圾。

四,结语

科学是一把双刃剑,人类在科技进步的同时,不应忽视科技进步对环境带来的巨大影响。今日太空垃圾在地球周围大量存在,并已危害到现役卫星的正常工作,正是人类发展航天科技时没有考虑环境问题的恶果。现在使用各种方法回收太空垃圾,成本高,效率低。今后各国在发展航天科技时,应先注意到发射活动是否会产生太空垃圾,以尽量少产生垃圾为最优,或在发射活动之前设计出回收其产生垃圾的机制,使地球周围的太空环境更“卫生”。

参考文献:

[1] 为什么说科学技术是一把双刃剑。

[2] 百度百科,太空垃圾http://baike.baidu.com/view/27753.htm。

[3] 维基百科,太空垃圾http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E7%A9%BA%

E5%9E%83%E5%9C%BE。

[4] Smith, Julian. Space Junk.[N], USA Weekend, 2007,8(26).

[5] I. I. Shapiro; H. M. Jones; Perkins, C.W., Orbital properties of the West Ford dipole belt[J], Proceedings of the IEEE; 1964.5,52(5): 469 - 518

[6] Lovell, A. C. B.; Blackwell, M. Ryle; D. E.; Wilson, R., West Ford Project, Interference to Astronomy from Belts of Orbiting Dipoles(needles)[J], Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society. 1962.6, 3: 100

[7]Wiedemann, C.; Bendisch, J.; Krag, H.; Wegener, P.; Rex, D., Darmstadt,

GermanySawaya-Lacoste, Huguette, ., Modeling of copper needle clusters from the West Ford Dipole experiments[C], Proceedings of the Third European Conference on Space Debris. Noordwijk, Netherlands: ESA Publications Division. 2001.3.19-21 , 2001.10.1: 315–320.

[8] Position Paper on Space Debris Mitigation - Implementing Zero Debris Creation Zones[C], International Academy of Astronautics. Paris, France: International Academy of Astronautics. 2005.10.12, 2005.10.15

[9] Hall, Christopher D., West Ford dipoles, Blacksburg, Virginia, many clumps of the needles are indeed still in orbit[J], Virginia Tech Department of Aerospace and Ocean Engineering. 2003.9.18

[10]Barhorst, L.J.C.., Medemblik, The Netherlands, RAE Table of Earth Satellites, Farnborough, England, 148 pieces, 94 have decayed[J], Royal Aerospace Establishment / Defence Research Agency. 2008.1.20: 34,

[11] Clayton Chun, Shooting Down a Star: America's Thor Program 437, Nuclear ASAT, and Copycat Killers[M], Maxwell AFB Base, AL: Air University Press, 1999.

[12] Leonard David, China's Anti-Satellite Test: Worrisome Debris Cloud Circles Earth, space.com, 2007.2.2.

[13]Fengyun 1C - Orbit Data.Heavens Above.

[14] Brian Burger, NASA's Terra Satellite Moved to Avoid Chinese ASAT Debris, space.com, 2007.6.6.

[15]DoD Succeeds In Intercepting Non-Functioning Satellite

[16] 鲁道夫·阿恩海姆,薛胜,将太空垃圾清除到底[J],世界环境,2012,(2),52-54

范文三:如何处理太空垃圾 投稿:朱螙螚

如何处理太空垃圾

随着航天技术的发展,越来越多的航天器被发射到地球轨道上,作为航天活动的副产品,大量运载工具产生的喷射物和抛弃物、失效的有效载荷、空间物体爆炸、撞击碎片等被滞留在地球轨道上,形成了大量的空间碎片。绝大部分空间碎片处在高度低于2000 km 的近地轨道,他们绕地球的飞行速度通常达7-8km/s,与航天器迎头相撞的速度可达 15 km/s 。空间碎片所具有的强大撞击动能,会对在轨航天器构成巨大威胁,会对空间环境造成严重污染和破坏。为了有效遏制当前空间环境日益恶化的趋势,必须采取减缓措施,以达到减少空间碎片、保护空间环境的目的。太空垃圾给航天事业的发展带来了隐患,它们成为人造卫星和轨道空间站的潜在杀手,使宇航员的安全受到严重威胁。所以我设想了以下清除太空垃圾的方法:

(1)利用地面的雷达系统结合高能激光技术:如今雷达探测技术已能精确地定位物体。利用雷达定位可以追踪到大多数的太空碎片,并能利用计算机技术准确的绘制出这些太空碎片的运行轨迹。当准确定位好后,即可以进行激光摧毁了。由于高能激光具有高光束质量、高功率、高重频的特性,所以当高能激光照射到这些太空碎片表面时,高能激光的光能转化成热能,即可在极短时间内将太空碎片表面温度升高至其材料的熔点,甚至沸点,材料被熔化和气化,从而达到清理太空垃圾的目的。

(2)设计一种太空垃圾清理机器人:这种机器人由收集装置和存储装置两部分组成,当其发现太空垃圾时,它的收集装置便开始工作,主动向太空垃圾飞去,当收集装置收集一定量的垃圾时便返回将收集到的垃圾放入存储装置中,然后继续进行垃圾收集,直至存储装置将垃圾收集满为止。此时整个太空垃圾清理机器人进行变轨返回,在到达大气层时将存储装置中的太空垃圾释放使这些垃圾坠入大气层中自毁,然后太空垃圾清理机器人又返回太空中继续进行太空垃圾清理。 太空作为人类宝贵的资源,需要我们勇于探索,敢于挑战。这就要求我们要努力发展航天技术,但同时我们也要保护太空资源,减少太空垃圾的产生,使太空探测变得更加安全。

范文四:太空垃圾处理方法 投稿:傅恌恍

太空垃圾处理方法探究

目前太空中的垃圾呈现出不断增长的趋势,这严重威胁到在太空中飞行的宇宙飞船的安全。据科学家推算,在太空中与一个几厘米大小的垃圾相撞时释放的能量相当于与一个时速100公里的保龄球相撞所释放的能量。此外,地球低轨道中藏有大约1900多吨的垃圾。大多数垃圾都是废弃的发射器和卫星,躲过这些垃圾不会有太大困难,但是这些太空垃圾与其他垃圾相撞后,情况就大不一样了。比如,经过一系列相撞后,这些太空垃圾就变成许多更小的垃圾,撞上它们的概率就大大增加了。更糟糕的是,这个过程永不停止。科学家对太空垃圾废弃后的处理方法进行了很多探索,以下是科学家分析这些垃圾可能的处理方法。

1、进入“轨道墓地”

如果任务控制员及时探测到人造卫星存在的故障,他们会将仍处于功能正常状态的人造卫星点燃其发动机,抵达被称为“轨道墓地”的太空区域,该太空区域位于人造卫星最初飞行平面数百英里之上,这样将避免邻近的太空人造卫星可能遭受的损害。

这就是地面太空任务指挥人员如何处理通信卫星“雅特5A”的方法,该卫星在操作12年之后,今年1月15日它出现了无法探知的故障,目前该通信卫星处于太空漂浮状态,在距离地球表面35888千米(22300英里)的太空轨道平面移动,沿着其轨道弧度向东漂移。 “雅特5A”卫星是由卢森堡SES公司发射的,该公司已十分悲观地放弃了该卫星的通信通讯功能,现正将它从安全的太空轨道区域内移除,并通知其他邻近人造卫星所属国家避免发生碰撞。最终,“雅特5A”的归宿是进入墓地轨道终结自己的生命。

2006年,俄罗斯“快车-AM11”通信卫星进入一个轨道墓地,之后与太空残骸发生碰撞。

2、导弹击落人造卫星

摧毁出现故障的人造卫星也可采用导弹击毁,但并不是所有的情况下,导弹射击都会使人造卫星在太空中完全爆炸毁灭。去年,美军在太平洋发射了一枚导弹,击中了废弃的“USA 193”间谍卫星,虽然这颗间谍卫星绝大部分被摧毁,但是2月20日它的残骸中有一个完整的有毒联氨燃料罐落在地球上。

3、通常由人造卫星所属国家进行处理

通常研究分析人员发现人造卫星出现故障,一般情况下会首先通知人造卫星所属国家进行处理,其中一个典型的例子是前苏联时期的人造卫星“宇宙1818”,它是前苏联1987年发射的,该卫星是太空中用于高级核电站测试的两颗人造卫星中的第一颗。

今年1月份,美国宇航局轨道残骸计划署(Orbital Debris Program Office)在发布的最新季度报告中指出,“宇宙1818”卫星于2008年7月4日喷涌出残骸雾,这可能是由于冷却剂反应堆遭受太空残骸撞击或出现裂缝造成泄漏。近日,据美联社报道称,俄罗斯太空部队亚历山大·亚库辛(Alexander Yakushin)将军证实“宇宙1818”卫星出现了裂缝,但他强调称,由于这颗人造卫星所处轨道位置非常高,并不会对国际空间站带来破坏性损害,

也不会出现放射性物质残骸像雨点般地落在地球表面。这颗卫星将在距离地球800千米(500英里)高空处进行分解,该高度距离国际空间站354千米(220英里)。

虽然“宇宙1818”卫星看上去处于控制之中,但是 “宇宙954”卫星的情形就大不一样了,它是一颗雷达海洋侦察卫星(RORSAT),于1978年盘旋飞行失控,最终卫星残骸进入地球大气层,具有放射线的残骸散落在加拿大境内。

4、送回地球或进行太空修理

处理出现故障的人造卫星的另一种方法就是通过美国宇航局的航天飞机携载返回地球进行修理,航天飞机舱内完全可以携载小型人造卫星返回地球。现服役18年之久的哈勃太空望远镜就是人造太空仪器成功修复的典型例子,美国宇航局宇航员曾四次“拜访”这颗太空基础望远镜,第一次是纠正了它的模糊呈像问题,之后又添加了新的摄像仪和仪器,进一步延长了它的服役时间。目前,美国宇航局计划今年5月12日进行第五次哈勃太空望远镜的维修任务,同时这也是最后一次维修任务。

美国宇航局的航天飞机计划于2010年退役,今后出现故障的人造卫星所进行的维修任务则由“机械医生”来完成。2007年,美国五角大楼成功测试了一对太空飞船的飞行能力,该太空飞船有能力完成对人造卫星机械化燃料补给和维修任务,此外,投资3亿美元的“轨道快车”任务使用一个目标人造卫星和机械手臂维修车示范了自动化集合和维修任务。

5、“火葬”

处理太空飞船和垃圾最常见的一种方法是进行燃烧,之前一些老式太空飞船曾在地球大气层进行故意操作性燃烧。俄罗斯无人驾驶“进步”号货运太空飞船在执行完向国际空间站送递货物之后,以燃烧火球的形式结束了它的太空旅行生命。2001年,俄罗斯“和平”号空间站放弃使用后,也以类似的“火葬”形式结束生命。

欧洲第一个自动转移飞行器——“朱尔斯·维恩号”(Jules Verne)让科学家观看到了一次壮观的景象,它最后以一片火光通明的燃烧形式坠落在太平洋之中。当时两架飞机被派遣记录了该太空飞船的“死亡过程”,据悉,“朱尔斯·维恩号”有伦敦双层巴士一般大。 然而,历史上却有许多太空残骸在操作控制下未完全燃烧。2008年11月,一位宇航员一年之前从国际空间站丢弃的一桶有毒氨水,坠落太平洋南部。美国宇航局并不清楚这桶毒性氨水进入地球大气层后最终的准确坠落地点,美国太空监控网络一直成功跟踪这一目标,确信它残留的有毒物质不会对地球人类构成危害。

或许最具有纪念意义的美国太空垃圾应当是77吨重的空间站太空实验室,它于1979年7月份再次返回地球大气层,它的燃烧残骸遍布印度洋东南部和澳大利亚西部地区。

6、太空垃圾处理器

目前,美国一家航太公司正在部署一个叫作“太空牧羊犬”太空垃圾处理器,它能够利用太空动力使太空垃圾得到较好的处理。使用一种可重复使用的太阳能航空器来清理太空垃圾。太阳能航空器利用太阳能电池板充电后,它上面的电流与地球磁场相互作用,产生推动太空垃圾的动力,太空垃圾也就进入大气被烧成灰了。

7、卫星带根绳子拉回大气层烧毁

卫星上天时带一根由特殊材料制成的绳子,有5公里左右,卫星失效后可以控制它释放,绳子将切割地球磁力线并导电,进而在地磁场的作用下产生下拉作用,将卫星在短期内拖入地球大气层烧毁。

8、我国专家目前用于防止太空垃圾撞击航天器的方法和相关设计:

用光学望远镜观测高太空轨道,用雷达监测和预警,使各种航天器通过改变运行轨道提前躲避;

确保废弃的航天器具有一定的变轨能力,将位于高轨道的废弃航天器“调遣”到更高的无用轨道,使其无法威胁其他“同伴”;

通过无线电遥控信号使位于低轨的废弃航天器采取“自杀”式方法,逐渐转移到更低的轨道,并最终坠落到预定海域;

加厚航天器的外壳,增强其抗撞能力,但这会增加航天器的负担和制造成本;

正在设计用可降解的新材料制作航天器,这样它们在完成使命后的一段时间内能在太空中自行化为乌有;

研究人员还在设计发挥“太空清洁车”作用的航天器,收集并带回“太空垃圾”。或者研制激光装置,将“太空垃圾”烧成灰烬。

9、NERF球方案:

发射一个跨度为1英里的巨大NERF球,这个巨大的泡沫球可用来收集太空垃圾,当小太空残骸途经NERF球时,残骸会失去动能很快坠落至地球表面。然而,这种方案也有不足之处,垃圾残骸会像下雨般地降落到地球表面上。约翰逊说,“NERF球自身会快速地脱离轨道,因为相对它的体积大小来说其质量太轻了,很有可能它会碰撞到正在运行中的宇宙飞行器,这将是非常糟糕的事情。

10、其他三种太空垃圾处理方案

(1)地面或太空基础的激光可以干扰地球轨道,将太空垃圾推至低高度,使其在地球重力作用下更快地落至地面。但是该方案不足之处在于:激光装置非常昂贵,仅限于对某些太空垃圾产生交互反应。

(2)太空垃圾收集飞船能够在指定地点将大块太空残骸收集和封装起来,依据其所在位置,将它们运送到较低或较高的地球轨道上。约翰逊指出,像这样的垃圾收集飞船可用来收集老火箭残体,比如:将推进系统或拖力增强装置系在收集飞船上,使其尽快地降落到地面。此外,收集飞船还可以收集老式人造卫星。但是该方案不足之处在于:太空垃圾收集飞船容易出现障碍,而且操作较为复杂,成本很高。

(3)用细长的金属线帮助击落太空垃圾,这是宇宙飞船发射前最有希望确保安全性的方法。 但是该方案不足之处在于:该方法尚没有实验典例。

目前多数关于太空垃圾处理和太空环境治理的研究仅限于学院机构和国家太空署进行研究分析,该领域没有商业利益可以运营。虽然不期望当前立即出现真实可行的补救治理方案,但在短期内这项太空环境治理可与商业投资相结合,进一步扩大合作研究范围。这样的话,我们就不必一直保持着尝试和观望的姿态了。

范文五:清理太空垃圾.doc 投稿:尹蠾蠿

清理太空垃圾

作者:苗夏梅

来源:《发明与创新(学生版)》2007年第06期

目前,废弃的卫星、剥落的隔热瓦、燃料舱的残片、宇航员们的排泄物……据估计,有近5500吨人类制造的太空垃圾正环绕地球旋转。

历史上第一位太空垃圾制造者是美国宇航员埃德·怀特。1965年,他在进行首次太空漫步时不小心弄丢了一只备用手套。从那以后,宇航员们的“不小心”已经使得环绕地球的太空垃圾达到大约10万件。去年7月,另一位太空漫步者皮尔斯·塞勒斯神情尴尬地报告说,他在开放太空作业时,不小心将刮刀丢失了。结果这件被太空垃圾观察员们昵称为“spatsat”的遗留物在当年8月初变成一颗火流星返回地球。

许多稀奇古怪的垃圾漂浮在地球周围,它们大多是宇航员在太空作业时意外造成的。美国宇航局轨道垃圾项目实验室的一名官员表示,在俄罗斯“和平号”太空站外的一次实验中,他们发现各种从太空船废物舱中排出的废物,包括干涸的尿液颗粒、牙膏和剃须膏等。一颗印尼的人造卫星就惨遭“屎尿攻击”。现在美国宇航局已不再把大量废弃物排放到太空中。

美国约翰逊太空中心太空垃圾计划科学家马克·马特尼说,1960年,美国在一项拙劣的通讯计划中把多数铜针撒在太空中,如今许多铜针依然还留在太空中。其他太空垃圾还包括许多从“和平号”太空站丢出的垃圾、当年修理哈勃太空望远镜的太空漫步者遗留下来的仪器,以及早在1958年遗留下来的火箭箭身等巨型废物。这些垃圾都分布在最危险的区域,即离太空站与宇航船大约640公里的地方。当问及目前地球轨道上最大的太空垃圾是什么?马特尼立刻回答:国际太空站。他表示:“每艘太空船最后都注定要变成太空垃圾。”

太空垃圾绝非无关痛痒的东西,这些东西可以使宇航员丧命、将人造卫星击穿。

从1991年至2006年初,科学家记录到了三起直径大于10厘米的太空垃圾间的相撞。最近的一次是2005年1月,一颗升空31年的废弃美国卫星和一些航天器残骸发生了相撞。不过这三次撞击均没有造成更多太空碎片。2003年“哥伦比亚号”航天飞机着陆时意外解体坠毁,美国宇航局的相关人员就故事产生的原因表示:除了泡沫隔热材料脱落的原因之外,“哥伦比亚”号很可能被一块微型陨石或太空垃圾击中。

太空碎片的运动速度高达每小时3.52万公里,这样的高速能使小块碎片在飞船或卫星上撞出一个洞,并导致电力短路等故障。专家们已经开始对这些物体进行监测,以免人类的未来毁在它们手上。美国宇航局协同空军正在应用雷达与望远镜感应器,在太空探测直径约lO厘米以上的垃圾。截至目前,直径达10厘米左右的太空垃圾共有9925件。但是还有9万件更小的垃圾存在于太空中,它们在环绕地球的轨道中以每小时2400公里的速度运行着。

目前科学家用来清除太空垃圾的办法主要有:

1.定位跟踪系统目前最先进的太空垃圾定位及监视系统还是冷战时期美苏两国为监视敌方导弹进攻及间谍卫星而建造的跟踪系统。它们能探测到低轨道上10厘米大小和地球同步轨道上1米大小的碎片。

2.“激光扫帚”锁定太空垃圾目标后,发出一束激光,照射在太空垃圾背离地球的一端,使之部分升华为气体,利用气体的反作用力推动太空垃圾朝地球的方向运动,最终使其进入大气层,与大气产生强烈摩擦而燃烧。

3.“自杀卫星”这种自杀卫星体积只有足球那么大,一旦侦察到太空垃圾,便依附在垃圾上,使其速度降低,最后进入大气层,与太空垃圾同归于尽。

4.“空间工友”这种仪器由12只空间“垃圾箱”组成,在地球同步轨道上运行。当太空垃圾飞过时,它的由电脑控制的机械臂会抓住目标,放进“垃圾箱”后将其分割切碎,使其坠入地球大气层燃烧自毁。

范文六:清理太空垃圾 投稿:钟峉峊

目前,废弃的卫星、剥落的隔热瓦、燃料舱的残片、宇航员们的排泄物……据估计,有近5500吨人类制造的太空垃圾正环绕地球旋转。   历史上第一位太空垃圾制造者是美国宇航员埃德・怀特。1965年,他在进行首次太空漫步时不小心弄丢了一只备用手套。从那以后,宇航员们的“不小心”已经使得环绕地球的太空垃圾达到大约10万件。去年7月,另一位太空漫步者皮尔斯・塞勒斯神情尴尬地报告说,他在开放太空作业时,不小心将刮刀丢失了。结果这件被太空垃圾观察员们昵称为“spatsat”的遗留物在当年8月初变成一颗火流星返回地球。   许多稀奇古怪的垃圾漂浮在地球周围,它们大多是宇航员在太空作业时意外造成的。美国宇航局轨道垃圾项目实验室的一名官员表示,在俄罗斯“和平号”太空站外的一次实验中,他们发现各种从太空船废物舱中排出的废物,包括干涸的尿液颗粒、牙膏和剃须膏等。一颗印尼的人造卫星就惨遭“屎尿攻击”。现在美国宇航局已不再把大量废弃物排放到太空中。   美国约翰逊太空中心太空垃圾计划科学家马克・马特尼说,1960年,美国在一项拙劣的通讯计划中把多数铜针撒在太空中,如今许多铜针依然还留在太空中。其他太空垃圾还包括许多从“和平号”太空站丢出的垃圾、当年修理哈勃太空望远镜的太空漫步者遗留下来的仪器,以及早在1958年遗留下来的火箭箭身等巨型废物。这些垃圾都分布在最危险的区域,即离太空站与宇航船大约640公里的地方。当问及目前地球轨道上最大的太空垃圾是什么?马特尼立刻回答:国际太空站。他表示:“每艘太空船最后都注定要变成太空垃圾。”   太空垃圾绝非无关痛痒的东西,这些东西可以使宇航员丧命、将人造卫星击穿。   从1991年至2006年初,科学家记录到了三起直径大于10厘米的太空垃圾间的相撞。最近的一次是2005年1月,一颗升空31年的废弃美国卫星和一些航天器残骸发生了相撞。不过这三次撞击均没有造成更多太空碎片。2003年“哥伦比亚号”航天飞机着陆时意外解体坠毁,美国宇航局的相关人员就故事产生的原因表示:除了泡沫隔热材料脱落的原因之外,“哥伦比亚”号很可能被一块微型陨石或太空垃圾击中。   太空碎片的运动速度高达每小时3.52万公里,这样的高速能使小块碎片在飞船或卫星上撞出一个洞,并导致电力短路等故障。专家们已经开始对这些物体进行监测,以免人类的未来毁在它们手上。美国宇航局协同空军正在应用雷达与望远镜感应器,在太空探测直径约lO厘米以上的垃圾。截至目前,直径达10厘米左右的太空垃圾共有9925件。但是还有9万件更小的垃圾存在于太空中,它们在环绕地球的轨道中以每小时2400公里的速度运行着。   目前科学家用来清除太空垃圾的办法主要有:   1.定位跟踪系统目前最先进的太空垃圾定位及监视系统还是冷战时期美苏两国为监视敌方导弹进攻及间谍卫星而建造的跟踪系统。它们能探测到低轨道上10厘米大小和地球同步轨道上1米大小的碎片。   2.“激光扫帚”锁定太空垃圾目标后,发出一束激光,照射在太空垃圾背离地球的一端,使之部分升华为气体,利用气体的反作用力推动太空垃圾朝地球的方向运动,最终使其进入大气层,与大气产生强烈摩擦而燃烧。   3.“自杀卫星”这种自杀卫星体积只有足球那么大,一旦侦察到太空垃圾,便依附在垃圾上,使其速度降低,最后进入大气层,与太空垃圾同归于尽。   4.“空间工友”这种仪器由12只空间“垃圾箱”组成,在地球同步轨道上运行。当太空垃圾飞过时,它的由电脑控制的机械臂会抓住目标,放进“垃圾箱”后将其分割切碎,使其坠入地球大气层燃烧自毁。   不过,由于技术和经济方面的原因,上述清除太空垃圾的方法多数还处于试验阶段。

范文七:怎样清理太空垃圾 投稿:胡捆捇

科学家估计,到2300年,任何航天器都无法安全进入太空轨道了。清理太空垃圾成了迫在眉睫的事情。      神舟飞船承载了中国人的太空之梦,它是一个大国通向自由空间的必经之路,但这条路太漫长艰辛,而且充满偶然性。由于太空中的垃圾越来越多,成功发射宇宙飞船成了一件更加不可预期的事情。如何清理太空垃圾已经迫在眉睫地摆在了世界各国面前。         太空肇事之罪魁祸首      “2003年近地天文学”国际会议上宣布的消息令人担忧:目前在近地轨道上的太空垃圾已经有大约30万吨。空间碎片巨大的破坏力来自于它的速度,和航天器撞击时的平均相对速度是10千米/秒,即36000千米/小时,撞击时的动能十分惊人:一颗10克质量的空间碎片撞击航天器时,撞击效果和时速百公里的汽车撞击效果一样,后果是灾难性的。2003年初在返航中解体坠毁的美国“哥伦比亚号”航天飞机出事的原因之一,可能就是被一块微型陨石或太空垃圾击中。   历史上,类似的太空垃圾造成的“宇宙交通事故”并不少。1983年,美国航天飞机“挑战者”号与一块直径0.2毫米的涂料剥离物相撞,导致舷窗被损,只好停止飞行。苏联的“礼炮-7”号轨道站也多次被此类“尘埃”损坏。1986年,“阿丽亚娜”号火箭进入轨道之后不久便爆炸,成为564块10厘米大小的残骸和2300块小碎片,这枚火箭的残骸使两颗日本通信卫星“命赴黄泉”!1991年9月15日,美国发射的“发现者”号航天飞机差一点与苏联的火箭残骸相撞,当时“发现者”号与这个“不速之客”仅仅相距2.74千米,幸亏地球上的指挥系统及时发来警告信号,它才免于丧生。据计算,目前太空轨道上每个飞行物发生灾难性碰撞事件的几率为3.7%,发生非灾难性撞击事件的可能性为20%。以此计算,今后将每5~10年可能发生一次太空垃圾与航天器相撞事件,到2020年将达到2年一次。太空垃圾与卫星相遇,即使不发生猛烈的碰撞,也会导致不可挽回的后果。因为卫星是根据在失重环境里工作的条件设计的,大都很娇嫩,经不起哪怕是很微弱的一击,特别是卫星的太阳电池翼板,抛物面天线面积很大,更易受到垃圾的碰撞。   太空垃圾不仅给人造卫星与空间站造成威胁,而且影响到了人类的日常生活,它在陨落时会对地面安全构成威胁。据英国《泰晤士报》2007年报道,一架由智利飞往新西兰的民航客机,在南太平洋上空险遭太空垃圾击中。该太空垃圾是从一艘俄罗斯的废弃太空船上脱落的,该太空船原预定12小时后坠落该地区。为此莫斯科向加拿大赔款600万美元。       是谁在制造太空垃圾?      1957年10月4日,苏联成功发射第一颗人造卫星,揭开了人类太空时代的序幕,同时也为太空送去第一批垃圾。当时,宇航员完成飞行任务,把卫星的装载舱、备用舱、仪器设备及其他遗弃物都留在卫星轨道上。此后,随着人类太空史上的一次次壮举,太空垃圾与日俱增。其中包括被遗弃的宇宙飞船和失灵的卫星、脱落的火箭外壳、太空舱碰撞和对接过程中产生的金属碎片、螺帽和螺栓、丢落的工具、冻结的火箭燃料块和航天员的排泄物等。   1965年,美国第一位太空行走者怀特在他第一次进行太空行走时掉了一副备用手套。手套以时速1.75万英里在太空飞行,成为有史以来最为危险的太空生活垃圾,直至它几个月后在地球大气层化为灰烬。从那时至今,宇航员已经由于不小心而在环绕地球的太空轨道中丢下了近10万件不同的太空垃圾。俄罗斯“和平”号空间站虽为人类太空探索作出了重大贡献,但也在运行过程中产生200多包垃圾。当时宇航员的太空环保意识还没有现在这么高,将它们直接丢弃到茫茫太空。   1994年,“飞马座”无人火箭爆炸,瞬间化为30万件直径超过八分之一英寸的碎片。迄今为止,人类已向太空发射了5000多个航天器,它们当中有的已返回地面回收了;有的已坠入大气层陨灭了;有的飞离地球,一去不复返了;有的仍然在太空中继续工作。但是,大部分停止工作的卫星却仍旧在轨道上运行,依靠地球的引力很难把它们“拉”回来,就成为太空垃圾的主要来源了。从数量上说,固体火箭发动机的排气在各类碎片中所占的比例最大。即使是发动机的正常工作也能产生大量(高达10的20次方量级)微米级的氧化铝微粒和厘米级的残渣。尽管过去10年中固体火箭发动机在太空中的应用已呈下降趋势,但由于现代重型卫星需要使用更大(因而排气更多)的火箭发动机。所以它们每年产生的碎片总量实际上仍在增加。      最近美国的科学家发出了警告:有5500吨大大小小的空间碎片已超过4000万个太空垃圾围困着地球!我们许多人都从我国第一宇航员杨利伟在飞行中拍摄到的美丽宇宙画面中,看到了一些不停飞舞的黑色片状物,那就是太空垃圾。过去的10年中,太空垃圾的数目以每年10%的速度递增。今后航天活动日益频繁,太空垃圾将继续增加。即便人类不再在太空增加新的垃圾,太空垃圾的数量仍会不断增加,因为太空垃圾相互碰撞后还会产生新的碎片。科学家预测,到2300年,任何航天器都无法安全进入太空轨道了。      重获洁净无瑕的太空的N种方式      只有清除轨道上的大型物体才能避免未来航天的潜在威胁。可是治理空间环境比治理地面环境要困难得多,无论技术上或经济上,目前并没有可行的方式来清除这些太空垃圾,人们似乎重复走上了与地球环境相同的“先污染,后治理”的老路。据了解,一个太空飞行器若在600千米的高空飞行,它将围绕地球转25~30年,如果它位于1000千米的高度,则可飞行到4001年,如果再高,它几乎会成为永恒的物体。如今,太空中这种“长寿”垃圾越来越多,清除将是极其艰难的。   多年来,各国科研人员一直在积极探索解决太空垃圾的问题。除了呼吁人类提高太空环保意识外,宇航专家们提出了许多对策。   “金钟罩铁布衫” 早在1947年,美国科学家惠普耳就提出了保护航天器免受高速飞行的太空垃圾袭击的方法。为了代替镶嵌在航天器表面越来越厚的保护层,惠普耳建议在保护层前安装一层防护屏,当太空垃圾与防护屏发生碰撞时,防护屏被击碎,同时太空垃圾也被撞碎变成粉末,从而解除了对航天器的威胁。2007年5月,国际空间站上的两名俄罗斯宇航员经过5个半小时的太空行走,为空间站安装金属遮蔽罩,减少太空垃圾对空间站的威胁。每个遮蔽罩重9千克,宽0.6米、长0.9米。防护屏的一个重要特点是在网状的防护屏上还涂了一层特殊材料,当太空碎片与其发生碰撞时,碰撞产生的能量使其与太空垃圾发生爆炸式的化学反应,促进了太空碎片变成粉末的过程。网状防护屏还能使与其碰撞的太空碎片横向面积增大,降低碰撞的强度。据估计,如果俄罗斯为空间站建造的设备完成防护升级,空间站被太空垃圾撞毁的风险将从9%降至5%。   “自杀卫星” 英国萨里大学的科学家们,最近就发明了“太空清道夫”卫星。它的体积只有足球那么小,重量仅为5.9千克,配备四个小型摄影机。一旦侦察到太空垃圾,它便依附在垃圾上,然后将其推到大气层。这时卫星与垃圾都会被烧毁,同归于尽。这类自杀式卫星每个造价10万英镑。一旦这项技术发展成熟,萨里大学可能会与俄罗斯方面合作,利用俄境内的宇航设施发射首批试验性“太空清道夫”卫星。美国科学家则设计出了一个名为“空间工友”的航天器,它由12只空间“垃圾箱”组成,将在地球同步轨道上运行。当太空中的废弃卫星或碎片飞过时,它由电脑控制的机械臂便会轻而易举地抓住目标,并放进“垃圾箱”,然后将其分割切碎,使其坠入地球大气层燃烧自毁。   “终结绳索” 据国外媒体报道,美国一家公司最近开发出了一种能够让报废卫星快速脱离近地轨道的新方法――“终结绳索”。它是一条长度为5千米的细导线,被绕成一个线圈放置在卫星内部。当卫星达到指定位置后,“终结绳索”便会自动打开。在电离层和地球磁场的共同作用下,这条绵延达5千米的导线上可产生持续的电流。如此一来,地球磁场会对其产生一种向下的拉力,进而牵动卫星逐渐下落。这一过程将一直持续到卫星重返大气层并在那里完全烧毁。据专家们测算,通过这种方法可非常简便和廉价地加快卫星从轨道上脱离的速度。还有一种与“终结绳索”类似的设备,它是在卫星上加上一个收集网,用一根5千米长的收集绳拖带。当卫星达到指定位置后,就松开收集长绳。在地球磁场作用下,网袋垂向地球一侧。在装进一定量的垃圾后,即坠入大气烧毁。这样,原来会绕地球飞行上百年的空间碎片,就能够在十几天内消除掉。   “激光扫帚” 国际空间站美国航空航天局正在试验一种“激光扫帚”,这一装置的主要功能是将可能运行在空间站轨道内的直径1至10厘米的太空垃圾扫除出轨道。“激光扫帚”锁定某个太空垃圾目标后,将发出一束激光,照射在太空垃圾背离地球的一端,使之部分升华为气体,就像喷气式飞机的原理一样,利用气体的反作用力推动剩余部分太空垃圾朝地球的方向运动,最终使其进入大气层,与大气产生强烈摩擦而燃烧,达到将它清除出国际空间站轨道的目的。   “轨道康复者” 为了给燃料用尽的卫星添加燃料或者对卫星进行维护维修,可以求助英国的“轨道康复者”和美国的“轨道快车”卫星。它们是卫星的拯救者,可使卫星的服务运转时间延长10年左右,从而变相减少了太空垃圾的产生。据统计,到2011年,80多颗在20世纪八九十年代发射的通信卫星的寿命将要结束。它们会是轨道康复者的救助对象。到2015年将有超过100颗卫星受到救助。   (作者单位:南京陆军指挥学院)

范文八:猪八戒的太空垃圾处理站(小学作文范文) 投稿:谭洴洵

猪八戒的太空垃圾处理站

安徽省桐城市第十二中学初一(四)班 王位 “光阴似箭,日月如梭”,时间一晃就到了2500年,人类的活动范围早已超越了太阳系,太空资源已被人们充分利用,太空电梯、宇宙飞船是人们往返宇宙的主要工具;月球生活区、冥王星宇宙资源探测站、北极星导航中心、织女星太空研究所等等是人类太空活动的几个据点。

看到了人类异军突起,欣欣向荣,一步一步地向宇宙空间迈进,神仙们显然也不甘示弱,玉皇大帝开办了太空银行;太白金星开起了“宝食斋”太空料理站;嫦娥和玉兔开起了太空超级理发室,生意天天红红火火;孙悟空开了一家旅游公司,推出了“太阳系八大行星游”、“银河系原生态游”等活动;沙僧则在家乡流沙河谷办起了太空高新技术保税区;唐僧也都容光焕发,戴着墨镜,和如来佛祖合伙办起了宇宙信息咨询中心,经营宇航员培训和太空信息咨询业务,不少升入太空的人还是他们的徒弟呢! 猪八戒看到众仙都没闲着,心想:自己身为天篷元帅,曾经威风凛凛,现在形势逼人,也不能太落后,得赶紧干一番事业。可是,干什么好呢?这可难坏了老猪。经过一番巡回考察,他看到一些不讲卫生的人把垃圾带进了太空,加上许多太空设备老化,失去了使用功能而被抛弃在太空,致使太空垃圾日渐增多,太空环境污染日趋严重,但太空垃圾无人问津。于是,猪八戒决定为太空做出一些贡献,办个太空垃圾处理站,把太空垃圾逐步清理掉。

八戒说干就干,找关系,跑项目,忙得不亦乐乎。好在他也是名人,熟人多,仅在“宝食斋”摆了几桌饭,各种许可证就很快批了下来。接下来,他拿出了西天取经回来所得的奖金,注册了“悟能太空垃圾处理有限

责任公司”。他亲自选定了离嫦娥广寒宫不远的一大片月球土地作为厂址,自己设计了建设方案。为了多快好省地建好处理厂,他找到了老朋友——猴哥,孙悟空听说八戒要干一番事业,他哈哈大笑起来,不过他最终还是答应了八戒的请求。孙悟空想了想,从耳朵上拔下一根毛来,轻轻地吹了吹,忽然一座太空垃圾处理站便映入眼帘,里面的设备一应俱全,猪八戒很高兴地开始了自己的职业生涯。

从此,八戒天天在太空中奔波,寻找污染太空环境的太空垃圾,他从原来的懒猪变成了现在的勤猪了。到了第二年,八戒已经成为了赫赫有名的“猪老板”了,但是八戒仍然天天起早摸黑地工作,他的太空处理站也处理了一批又一批的垃圾,这些垃圾经过特殊的处理后可以回收利用。当孙悟空带着游客到八戒这儿来参观的时候,不由得也大吃一惊,看到这儿的机器在不停地工作,“猪老板”那忙碌的身影,航天飞机不断地将一些垃圾整理运输过来,猴哥也感慨万分。

在天庭召开的经济工作会议上,八戒当选为年度经济风云人物、致富能手,玉帝亲自给他颁奖,别提他有多高兴了。从此,八戒的名字又一次饮誉仙界,那些还未下海的徘徊观望的仙家都从外星球赶到这儿,向八戒请求致富经,一向高傲的嫦娥也对他另眼相看了„„

(指导教师:黄立新)

附:

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范文九:关于太空垃圾的 投稿:赖眞真

关于太空垃圾的

关于太空垃圾的

In spite of the rapid growth of economy and technology, our

environment has been seriously polluted. It is mainly because there has been a vast amount of trash. The reasons why we have more and more trash are as follows. First, the number of people who produce trash is on the increase. Second, we do not have enough space to have garbage dumped. Third, a lot of rubbish which can be reused than thrown away by people.

Here are several ways we can use to help decrease the amount of trash. First, we should get the public re-educated and let them know the fact that trash pollutes our environment and is harmful to our health. Second, we suggest our government enact strict laws to crack down upon people who litter garbage here and there. Third, we can call on our neighbors to reuse as many things as they have used as possible. Thus, we can have a cleaner environment to live in.

范文十:可怕的太空垃圾 投稿:胡迎迏

地球上日益严重的污染问题使大气变得不再清新,使海洋变得不再蔚蓝。那茫茫的太空会不会是一片净土呢?可惜,太空也没能逃脱被污染的命运。根据图像显示,“太空垃圾”已经使地球上空变成了一个超级垃圾场。   认识太空垃圾   太空垃圾,顾名思义就是太空中没用的废弃物。可是这些太空垃圾不是外星人制造出来的,而是地球上的人类制造出来的。随着各国航天事业的高速发展和空间探索能力的不断提高,人们将人造卫星、运载火箭、载人飞船、空间探测器等各类航天器运送到太空中,这些航天器在发射和运行过程中会产生如碎片、报废的零件、老化的油漆颗粒、逸漏的固体或液体材料等各种各样的垃圾。   目前,直径大于一厘米的空间碎片已经超过了30万个!这么多的太空垃圾,归根结底都是我们人类制造出来的。   太空垃圾的破坏力   我们知道,物体如果绕地球飞行,速度至少要达到第一宇宙速度,即7.9千米/秒。在这么快的速度下,哪怕物体的重量只有小小的几克,它都具有相当大的冲击力和破坏力。而太空垃圾的飞行速度非常高,所以一个重约10克的太空碎片撞到航天器上,就相当于一辆时速为160千米/小时的小汽车撞上后产生的冲撞力,而一块直径约10厘米的太空垃圾就可以将航天器完全摧毁!怎么样?这些飞来飞去的空间碎片,破坏力不可小觑吧!   据统计,地球轨道上有近5000个正在运行或已经报废的人造卫星和火箭残骸(hái)。它们产生的直径超过1厘米的太空垃圾就超过30万个,可是,这其中能看见并能追踪到的不到3万个。由于人们对绝大多数太空垃圾的飞行轨道无法控制,这些垃圾就像高速公路上随意乱开的汽车一样,你不知道它什么时候刹车,什么时候变道。它们对于宇航员和航天器来说,都是巨大的威胁。虽然航天专家预测,与太空垃圾发生碰撞的概率非常低,但只要撞上,就是毁灭性的。而且,每次撞击都将产生更多碎片,每一个新的碎片又是一个新的危险源。   曾经的太空垃圾事故   1986年,“阿丽亚娜”号火箭进入轨道不久便爆炸成为几千块小碎片,这枚火箭的残骸使得两颗日本通信卫星“命赴黄泉”!   1991年9月,美国发射的“发现者”号航天飞机差一点与苏联的火箭残骸相撞,当时两者相距不到3千米,幸亏地球上的指挥系统及时发出警告信号,“发现者”号才“免于丧生”。   2009年2月,美国和俄罗斯的两颗通信卫星在太空相撞并产生大量太空垃圾,这些垃圾对国际空间站的安全构成了巨大的威胁。   防范太空垃圾   其实,我们可以找到防范太空垃圾巨大破坏力的办法。比如,可以躲着它们,或者给航天器加个防护罩,让它更安全。不过要想躲开太空垃圾,就必须知道它们的位置和运行轨迹。可惜,目前人们只能测量到直径大于10厘米,高度距离地球1000千米以内的太空垃圾。而如果给航天器加一个更坚实的防护罩,那航天器的自身重量又会增加很多。除了“故意躲着”和“加防护罩”,航天专家还想出了几种办法。   1.太空垃圾回收车   既然是垃圾,应该就可以回收。人们可以设计一种太空垃圾回收车,当太空垃圾飞过时,回收车的机械臂会抓住目标,把它们放进“垃圾箱”,然后送到别的轨道上或者让其坠(zhuì)入大气层燃烧自毁。   优点:便于地面人员控制。   缺点:制造成本太高,只能回收指定轨道上的垃圾,而且还可能造成新的太空垃圾。   2.发射激先炮   利用大口径望远镜捕捉太空碎片的轨迹,再利用地面激光发射器发射激光炮,击中太空碎片,最终把它们消灭在大气层中。   优点:成本比发射专用太空垃圾回收车更为经济,一般几千美元就可以击落一块小型碎片。   缺点:拥有激光炮的国家不仅能击落太空垃圾,也能击落其他国家的航天器。如果这样的技术被不法之徒利用,后果不堪设想。   1957年10月4日,苏联发射了世界上第一颗人造卫星。之后,很多国家相继发射了人造卫星。56年之后,人类将曾经干干净净的太空变成了一个垃圾场。虽然太空无比浩瀚,这些太空垃圾之间的空间也很大,但只要彼此撞上就是毁灭性的。因此,清理太空垃圾要比清除地球上的垃圾困难得多。

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