科學也可以如此靠近

NASA在ISS安裝太空碎片傳感器,專門研究不服管教的微型太空垃圾

7月
19
2018

2018年7月19日09時 今日科學 玩物主義

玩物主義

人類與太空垃圾之間的鬥爭永無止境,因為這些垃圾實在太多了。而且它們「繁衍」速度超級快,並且時常「精神錯亂」,破壞力還特別大。現在已經把國際空間站搞得傷痕累累了。

為了和太空垃圾作鬥爭,科學家也是嘔心瀝血,日夜不休的研究高能「收妖器」。最近,NASA 研發了一個,它叫太空碎片傳感器(Space Debris Sensor)。

這傢伙能幹嘛呢?NASA 是想用它來確定繞地球飛的微碎片的軌道,這樣的話就能扒出這些微碎片到底來自何方了。它還能幫科學家大概算出大於 1 毫米且小於 10 厘米的微碎片數量。

好萊塢大片《地心引力》曾經描繪過太空垃圾可能造成的最糟糕情形

NASA 把這個傳感器送到國際空間站,傳感器搭載的是 SpaceX 的龍飛船(Dragon)。北京時間 12 月 17 日 20:30 PM,SpaceX 二手龍飛船與國際空間站順利實現自動對接。這是 SpaceX 17年第 4 次為 NASA 提供國際空間站補給運輸。

這些太空垃圾比牛毛還多,大小不等。現在,美國空軍已經在利用地面雷達持續追蹤約 2.3 萬個比棒球大的空間碎片。

美國空軍的目的是為了避免太空交通事故,我們都知道太空軌道上運行著很多人造衛星,如果它們與太空垃圾相撞,後果不堪設想。所以追蹤這些太空垃圾能有效避免「撞車」事件。

但是,人類對那些更小的太空垃圾卻把握不太好。所以就研發了 SDS 傳感器。SDS 就是專門用來研究這些微碎片的。

自上世紀 50 年代開始進軍宇宙以來,人類已經發射了 4千多次航天運載火箭。據不完全統計,太空中現有直徑大於 10 厘米的碎片 9 千多個,大於 1.2 厘米的有數十萬個,而漆片和固體推進劑塵粒等微小顆粒可能數以百萬計。

千萬不要小看這些太空垃圾,由於飛行速度極快(6~7公里/秒),它們都蘊藏著巨大的殺傷力,一塊 10 克重的太空垃圾撞上衛星,相當於兩輛小汽車以 100 公里的時速迎面相撞—— 衛星會在瞬間被打穿或擊毀!試想,如果撞上的是載人宇宙飛船……

這些微碎片時刻威脅著國際空間站的生命,如果被直徑超過 1 厘米的太空碎片擊中,可能會穿透空間站的船員艙,如果被直徑超過 10 厘米的太空碎片擊中,可能會擊毀空間站。

在國際空間站的一扇窗戶上發現的一塊7毫米寬的小碎片

以前 NASA 曾通過檢查返回地球的太空梭的窗戶和散熱器,來估測微碎片的大小。因為這些微碎片衝撞太空梭會產生凹痕。但是這個方法得到的信息太有限,效率還很低。

微型碎片的精細影像

SO SDS 就顯得很重要了。SDS 上有一個 1 平方米的探測器,上面包含一層嵌入在細線網中的薄薄的傳感器。當微碎片撞擊到 SDS 的表面時,撞擊力會破壞細線網,破環程度自然和微碎片的大小有關。

這種破壞並不可惜,因為這正是科學家想要的,科學家通過分析破環程度來摸清微碎片的速度和軌跡。同時傳感器後面的背板會測量撞擊的強度,從而幫助科學家估計微碎片的密度。

這些數據很重要的,它們可以幫科學家確定這些微碎片的軌道,這樣就能揪出這些傢伙到底哪來的了。知道軌跡就能知道來自哪?是的!因為來自不同物體的微碎片運行軌跡是不同的。

比如,如果微碎片的運行軌跡是橢圓形,這就意味著它來自於一顆天然的微流星體。再比如,如果軌跡是圓形的,就說明它可能是從一顆人造衛星上掉下來的。

SDS 還會幫助科學家對微碎片數量進行精確估計,更好地預測大於 1 毫米且小於 10 厘米的微碎片的數量。雖然 SDS 還不能收了這些妖精,但是知己知彼,才能百戰不殆嘛!


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