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為解決廢棄衛星問題 ESA開啟”摧毀設計”

為解決廢棄衛星問題 ESA開啟”摧毀設計”

2021-10-31 Comments 0 Comment

這可能是違法直覺的,但設計衛星以便更好地解體是對抗空間碎片的關鍵戰略之一。 該方法由歐航局(ESA)的清潔空間(Clean Space)計劃開發,其被稱為”摧毀設計(Design for Demise)”,涉及到確保廢棄衛星在重新進入大氣層時將得到完全破裂和燃燒。

為了安全起見,重新進入太空的硬體應該在穿越大氣層的過程中完全燃燒起來。 在實踐中,一些碎片可以一直降落到地球上–其中一些大到足以造成嚴重的損害。 比如在1997年,德克薩斯州的Steve Gutowski和Verona Gutowski被一個看起來像”死犀牛”的東西撞醒了,它離他們的農舍只有50米。 結果發現它是一個250公斤的火箭級的燃料箱。

現代空間碎片法規要求此類事件不應發生。

作為名為清潔空間計劃的更大努力的一部分,ESA正在開發技術以確保未來的低軌道衛星按照D4D的概念進行設計–即為摧毀而設計。

一些較重的衛星元件更有可能在再次返回地球的過程中倖存下來。 這些包括使用磁鐵來改變航太器在地球磁場中的方向的磁電機、光學儀器、推進劑和壓力罐、操作太陽能電池陣列和反應輪的驅動機制–用於改變衛星指向方向的旋轉陀螺儀。

D4D研究的一個要素涉及到在能重現相關火熱條件的等離子體風洞內實際熔化這些笨重的物品。 另一個則是確保再入地球碎片的早期破裂。

在再返回過程中,熱通量和機械負荷的峰值通常會導致衛星在75公里左右的高度破裂。 只有在這個高度之後,大部分暴露在熱通量下的內部設備才會開始”消亡”。

但設計一個更高的破裂高度將意味著內部設備將暴露在熱流中更長時間,並大大增強其整體的可拆卸性。 確保這一點的可能方法包括使用更多的可熔化接頭將衛星面板固定在一起或者使用形狀記憶合金。 據悉,這種合金會隨溫度變化而改變形狀。

清潔空間還使用DRAMA(碎片風險評估和緩解分析)軟體來計算一個給定的衛星設計是否符合空間碎片緩解標準,另外還要確保考慮到最新的研究成果並始終致力於將受傷的風險降低到萬分之一的關鍵值以下。

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