圖片來源:ESA/DLR

  在歐洲航天局(ESA)的一段視頻中,一個等離子體風洞輕鬆將一個衛星模型完全蒸發,這展示了大氣層再入的速度和熱量是如何抹殺太空衛星最龐大部分的。

  但無論如何,徹底的摧毀是件好事。原因如下:快速移動的太空垃圾進入地球大氣層可能會造成嚴重的危險,如果這些太空垃圾能經受住再入大氣層的壓力。

  歐洲航天局的代表在一份聲明中表示,通過測試衛星的熱閾值,工程師可以設計出足夠堅固的航天器,既能保證它們能完成任務,又能在墜落地球時在大氣層中安全燃燒。

  衛星任務完成後,其操作人員可以通過控制系統降低衛星的近地點,即離地球最近的軌道點,將物體從軌道上移出,這被稱爲受控再入。據歐洲航天局稱,當近地點足夠低時,重力就會接管並將飛船拉下來。這種方法使衛星以一個陡峭的角度重新進入大氣層,從而確保碎片隨後會擊中一個相對較小的區域。歐洲航天局稱,衛星運營商通常將目標對準開闊海域,以將對人類的風險降至最低。

  相比之下,不受控制的返航不能將衛星發送到指定的着陸區域。但據歐洲航天局稱,爲了讓衛星以不受控制的方式墜落到地球大氣層,聯邦衛星管理機構需要證明撞擊造成的傷亡風險低於萬分之一。

  爲達到這種確定性,工程師必須保證所有衛星在接近地面之前將下降的部分燃燒充分,在位於科隆的德國航空航天中心(DLR)一個試驗室內拍攝的鏡頭中可以看到衛星的融化。據DLR的空氣動力學和流動技術研究所稱,科學家使用電弧加熱的氣體來模擬大氣再入條件,溫度超過12000華氏度(6700攝氏度)。

  在歐洲航天局的視頻中,一個太陽能陣列驅動機構(SADM)——衛星的一部分,用於指導其太陽能電池板的位置,也是典型衛星中體積最大的部分之一——進入等離子風室。使SADM更容易被大氣摧毀的實驗早在一年前就開始了。在第一階段,研究人員建立了SADM的軟件模型,以測試一種新型鋁螺桿的熔點。

  然後,科學家們用新型鋁螺桿建立了SADM的實體3D模型,在等離子室中進行測試。歐空局的代表說,該模型遇到了每小時數千英里的風速,重現了類似於大氣層再入的條件,結果看到了一個蒸發的SADM——正如軟件模型所預測的那樣。

  歐洲航天局稱,衛星熔化實驗也是歐洲航天局一個名爲CleanSat的項目的一部分,該項目正在調查和測試新技術,這樣一來,未來的低軌道衛星設計將遵循一個聽起來很冷酷的概念:“D4D”(Design for Demise),即“毀滅設計”。

  前瞻經濟學人APP資訊組

  參考資料:

  https://www.livescience.com/plasma-tunnel-melts-satellite-model.html

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