小火箭与小卫星,上演“太空碰瓷”会擦出怎样的火花?_外星探索

编辑:济南新闻广播网
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发布时间:2019-01-03 17:35:20
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<p class="img_wrapper" font-size:18px;"="" style="word-wrap: break-word; margin: 5px 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: &quot;sans serif&quot;, tahoma, verdana, helvetica; text-align: center;">美国“火箭实验室”近来运用该公司研制的小型运载火箭“电子”号成功发射13颗立方体卫星,这些卫星全部进入指定轨道。

  以细小卫星为运载载荷的“电子”号有何技能特色?细小卫星终究有何优势,让人们为之支付许多尽力?有媒体报道,细小卫星数量添加将带来太空安全问题,这种状况是否事实?科技日报记者带着这些问题,采访了北京星际荣耀空间科技有限公司技能副总裁、航天专家张琦。

  一波三折“电子”号火箭终入轨

  揭露材料显现,本次成功发射的是第三枚“电子”号火箭,也是该类型火箭初次进行商业发射。此前的两次试飞中,初次失利,第2次成功,真可谓“一波三折”。

  2017年5月25日,“电子”号在新西兰北岛初次试射,代号为“这是一次试验”,完结了榜首级焚烧作业、级间别离、第二级焚烧和整流罩别离程序,但未能成功入轨。而代号为“这仍是一次试验”的第2次试射原本方案于2017年12月份完结,因为“气候欠安”“技能问题”推迟到2018年1月21日,最终成功将3颗立方体卫星送入轨迹。2018年4月,代号为“开业了”的第三次发射又因火箭榜首级一台发动机电机控制器出问题而再度推迟到6月底,行将焚烧起飞之时又因问题复现而再一次推迟到12月。至此,“电子”号火箭总算完毕了崎岖的进程,将带着的13颗立方体卫星成功送入轨迹。

  “该火箭非常‘迷你’,全长只要17米,直径1.2米,起飞质量仅为10.5吨,500千米太阳同步轨迹运载才能为150千克。”张琦通知记者,一般来说,“电子”号这样的小型火箭,单位本钱大于中大型火箭,但整体本钱相对较小。曾经,如此“低”的运载才能并没有太大的商业价值,可是跟着卫星的小型化开展,小型火箭也能一次性运载多颗卫星,其商业价值正在逐渐闪现。

  “电子”号火箭的技能优势体现在三个方面。其一,它是世界上初次选用电驱动涡轮泵替代传统燃气驱动的化学火箭,功率明显进步;其二,“电子”号整流罩、液氧储箱等部位许多选用碳纤维复合材料,将自重下降至近乎极限,以进步运载才能;其三,“电子”号的卢瑟福发动机许多零部件制作均选用3D打印技能,制作功率明显进步。

  除了“电子”号要害技术上的攻关,其背面“金主”洛克希德·马丁公司的全面协助、农业大国新西兰在发射场地上的大力支持,都是火箭实验室成为商业航天细小卫星发射范畴领头羊的助推要素。

  两大趋势:小卫星组团供给商业效劳

  近年来,跟着航天技术的进一步开展,卫星也扮演着越来越重要的人物。张琦指出,卫星首要应用于遥感、通讯、导航三大范畴。遥感,即使用光源进行摄影,相片用于商业或许军事用处。例如,我国每年农作物进出口货量和价格的预判就是经过遥感卫星追寻国内作物长势并结合从前数据等评价出来的。卫星在通讯范畴大有可为体现在互联网与物联网两个方面。未来,可经过卫星替代地上基站,以打破地域、海洋等地舆条件对互联网信号传达的约束。例如南极、青藏高原等地上设备建造难度大的区域,只需发射卫星基站便可轻松处理。另一方面,假如汽车、船只、集装箱等装置上传感器并与卫星相连,商家便能实时掌控自己的财物散布、商场工作以及商业运营状况。导航也是人们日常日子中越来越离不开的卫星效劳之一,不管想去多远的当地,只需手机悄悄一点,就会主动规划出最优道路。

  “现在看来,卫星正向着越做越大和越做越小的两极化开展。”张琦表明,一方面,高性能单个卫星的体型越来越大、才能越来越强,能够发射到低轨、中轨和高轨,轨迹越高,单个卫星的掩盖规模也越大,收集的信息也越多。例如36000千米的地球同步轨迹上,3颗卫星就能将地球彻底掩盖。当然,大卫星也面临着制作和发射本钱过高的压力。因而,在电子元器件的高精度、微型化、高密布化开展的助推之下,卫星的小型化也成为一个重要的开展趋势。

  “分量在10—100千克的细小卫星在遥感、通讯两大范畴中展示出了潜在的商业价值。不同于传统大卫星所针对的国家、戎行或重要商业用户,细小卫星在遥感、通讯范畴的效劳目标可所以小型商业用户乃至是一般民众。正是因为细小卫星的本钱较低,一般用户也能用得起。跟着细小卫星的发射数量越来越多,逐渐在某些轨迹组成卫星星座,其所能供给的效劳品种和地域规模也将逐渐扩张。”张琦表明,细小卫星功率小、搭载才干有限,有必要经过下降轨迹高度才干到达与大型卫星相匹配的性能指标,因而一般细小卫星轨迹高度都在1000千米以下。尽管低轨迹细小卫星也可完成导航功用,可是因为中、高轨的GPS、斗极、GLONASS体系等国家层面的导航网络现已趋于老练,因而细小卫星的导航商场还不甚明朗。

  安全隐忧 :一旦失效将成为太空废物

  细小卫星研发周期短、研发经费低,能够多颗小卫星组网构成“虚拟大卫星”。近年来,跟着微电子技能、轻型资料以及高功率太阳能电池等技能的开展,细小卫星开端“火”起来。2017年2月15日,印度运用运载火箭一次性就发射104颗细小卫星。据不完全统计,到2016年,全球在轨细小卫星超越300颗;依照国内商业航天公司规划,未来3年仅我国就将发射300颗商业细小卫星;而依据有关部门的估量,未来5年全球细小卫星发射数量将超越2000颗。

  “重量在10—100千克的细微卫星在遥感、通讯两大领域中展现出了潜在的商业价值。不同于传统大卫星所针对的国家、戎行或重要商业用户,细微卫星在遥感、通讯领域的效力方针可所以小型商业用户乃至是一般民众。正是由于细微卫星的本钱较低,一般用户也能用得起。跟着细微卫星的发射数量越来越多,逐步在某些轨迹组成卫星星座,其所能供应的效力种类和地域规划也将逐步扩张。”张琦标明,细微卫星功率小、搭载才华有限,有必要通过下降轨迹高度才华抵达与大型卫星相匹配的性能指标,因而一般细微卫星轨迹高度都在1000千米以下。虽然低轨迹细微卫星也可完结导航功用,但是由于中、高轨的GPS、斗极、GLONASS系统等国家层面的导航网络现已趋于老到,因而细微卫星的导航商场还不甚明朗。

“跟着细小卫星数量急剧上升,其安全问题将更加杰出。”张琦指出,受限于本钱和搭载才能,正在研制和已执役的细小卫星中,只要少数配备了电推动等轨迹控制设备,能够在卫星失效前主动下降轨迹,快速进入大气层焚毁。绝大部分细小卫星没有轨迹控制才能,一旦失效将在一段时刻内驻留太空,抢占轨迹资源,成为太空废物。

  记者了解到,太空废物要挟不行小觑。据报道,人类能够检测到的直径超越10厘米的太空废物现已超越1万6千个,而直径几毫米的太空废物就足以使价值上亿美元的航天器失掉工作才能。2018年7月2日,欧洲空间局监测到一块太空废物正撞向CryoSat-2地球勘探卫星,欧空局紧迫控制CryoSat-2改动轨迹才避免了这场“太空碰瓷”。仅在2014年3月至4月间,世界空间站至少进行两次变轨躲避太空废物。

  近年来,太空废物协调委员会推出了多个旨在管控太空废物的世界原则,例如卫星失效前需排放燃料,消除爆破危险乃至主动离轨进入大气层毁掉。但细小卫星简直无法进行轨迹控制,因而已有原则并不习惯细小卫星的技能状况,其带来的安全危险暂时无法可依。

  业界专家建议,细小卫星最好携带电推动等动力模块,以便在其执役寿数完毕之时控制离轨。不具备离轨才能的细小卫星也尽量将轨迹高度限制在400千米以下,研讨发现,假如卫星轨迹高度低于400千米,在淡薄大气的阻力效果下,一年内卫星就将进入大气层焚毁。假如轨迹高度高于400千米,抛弃的卫星在轨时刻会大幅延伸。国家政府部门也应联合推出相应的公约或法规,标准商场,一起保护太空安全。

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