由欧洲航天局 对1993年恩德沃号航天飞机部署的一个太阳翼上的撞击坑进行飞行后分析,并于2002年由哥伦比亚号航天飞机回收
信用:欧空局 在围绕地球运行的30年中,美国国家航空航天局/欧空局哈勃太空望远镜见证了航天飞行性质的变化,因为天空布满了更多的卫星,国际空间站诞生了,空间碰撞和爆炸产生了快速移动的空间碎片云
哈勃本身已经感受到了这些碎片的冲击,在它的太阳能电池板上积累了微小的撞击坑,证明了在太空中存在着漫长而多事的生命
那么我们能从这些撞击中学到什么,哈勃的未来又是什么样的呢? 1993年,进行了第一次“美化”哈勃的航天飞机任务
通过为太空天文台提供校正光学系统,它突然能够拍摄到全世界都喜爱的令人难以置信的清晰的宇宙图像
宇航员在那里的时候,他们更换了由于温度波动而“抖动”的天文台太阳能电池阵列
其中一个面板在轨道上被丢弃,后来在地球大气层中燃烧,但另一个被带回地球
欧空局对哈勃的部分贡献是设计、制造和提供其太阳能阵列,以换取观察时间,这意味着返回的阵列可供该机构检查
这是太空探索历史上最早的机会之一,可以看到两年多的太空生活对轨道卫星的影响
研究小组发现,数百个撞击坑仅占据了太阳能电池阵列一小部分的表面,直径从微米到毫米不等
九年后,太阳能电池板再次被替换,这次返回地球,积累了近十年的撞击坑
这个阵列现在在位于荷兰的欧空局技术中心(ESTEC)展出,但一小部分被送到了位于德国的ESOC任务控制中心,那里是空间碎片办公室的所在地
哈勃早期轰击的一系列证据 虽然我们不知道每个撞击坑的确切形成时间,但它们一定发生在太阳电池阵在轨道上的时期
因此,印在他们身上的,是他们在太空期间太空飞行活动的独特证据
这部动画展示了不同类型的空间碎片物体和地球轨道上不同大小的碎片
对于大于10厘米的碎片物体,数据来自美国空间监视目录
研究撞击坑是为了确定它们的大小和深度,也是为了寻找潜在的新残留物
考虑到太阳能电池的化学成分是已知的,“外星”物质或元素可能是被撞击器带入陨石坑的
像铁和镍这样的金属表明撞击来自一种自然来源——小行星和彗星的碎片,被称为微流星体
然而,在哈勃太阳能电池阵列中发现的陨石坑含有少量的铝和氧,以“固体火箭发动机”燃烧残留物的形式强烈表明了人类的活动
作为与工业界和学术界合作的更大努力的一部分,空间碎片小组能够将这些弹坑的形状和大小与当时已知发生的火箭发射模型进行匹配,在观察到的弹坑和预期的弹坑之间找到匹配
哈勃受伤了吗? 这些微小的粒子,大小从微米到一毫米不等,以10公里/秒的巨大相对速度撞击哈勃,然而它们并没有对继续拍摄我们宇宙的不可思议图像的飞行器产生重大影响
对所有卫星来说,这种撞击都非常频繁,主要影响是太阳能电池阵列所能产生的能量持续但逐渐地减少
新的任务利用空间碎片小组根据早期哈勃撞击数据创建的模型来预测每次任务预计会有多少次撞击,以及这对太阳能产生什么影响
哈勃仍然生活在碰撞的威胁中 想象一下哈勃太空望远镜在轨道上,位于一个1千米×1千米×1千米的立方体中
平均而言,在任何时候,一块微米大小的碎片都与哈勃共享同一个立方体,因为地球周围每立方公里的空间中,大约有一个微小的碎片物体
这听起来不多,但哈勃本身是在7
这些微小的碎片也是如此
两者之间的大部分碰撞不是正面发生的,而是以一个角度发生的,导致相对碰撞速度约为10公里/秒
哈勃太空望远镜在发布后慢慢远离发现号
这张照片拍摄于1997年的维修任务2
信用:NASA 为了简单起见,假设这些粒子相对于静止的哈勃以10千米/秒的速度运动
这相当于每秒钟有十个快速移动的物体进出哈勃的立方体空间
因为哈勃的太阳能电池板占据了很大的表面积,大约7x2米,它们更有可能与大量的这种投射物面对面
哈勃今天面临着来自小碎片的类似威胁,就像它在发射后不久面临的威胁一样
虽然今天仍在制造微米级的粒子,但在地球表面上方547公里的低海拔处,大气也会将其中一些粒子扫走
然而,不幸的是,来自较大物体的风险也在增加
大约1-10厘米大小的碎片太小,无法从地面进行编目和跟踪,但有足够的能量摧毁整个卫星
在哈勃的高度,与其中一个物体相撞的概率自2000年代初以来翻了一番,从0
每年15%的概率为0
今天3%
哈勃生活在巨型星座计划居住的地方 今天发射的一些卫星没有改变轨道的能力
它们可以被插入相对较低的高度,这样随着时间的推移,地球的大气层会把它们拉下来烧掉,包括哈勃称之为家的区域,而不是在生命结束时进行操纵
此外,投入该地区的运行卫星总数看起来将很快迅速增加
一些宽带互联网星座,其中最大的一个计划包含数千颗卫星,已经瞄准了这些高度
欧空局的空间安全 为了帮助防止碰撞产生新的碎片,欧空局的空间安全方案正在开发“自动避免碰撞”技术,通过使地面决策过程自动化,使避免碰撞的过程更加有效
但是那些已经存在的碎片呢?在世界上第一次,欧空局委托进行了一次积极的碎片清除任务,将安全地处置目前在轨道上的一个碎片项目
ClearSpace-1任务将瞄准100公斤的Vespa火箭部件,该部件在2013年欧空局Vega发射器第二次飞行后留在轨道上。
质量为100公斤的维斯帕号在尺寸上接近一颗小卫星
它相对简单的外形和坚固的结构使它成为合适的第一个目标,然后通过后续任务进行更大、更具挑战性的捕捉——最终包括多目标捕捉
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