太空垃圾 太陽(yáng)能的主戰場(chǎng)？

3月26日，2014年北京太陽(yáng)能行業(yè)展覽會(huì )暨會(huì )議Intersolar China在北京正式召開(kāi)。3月25日，Intersolar China中國太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)國際論壇率先展開(kāi)。在本次展會(huì )的論壇會(huì )議上，分布式光伏著(zhù)實(shí)成了焦點(diǎn)。據論壇上傳出的信息，針對目前分布式光伏存在的融資難、風(fēng)險大等種種問(wèn)題，國家能源局已在密集調研，著(zhù)手研究調整分布式光伏發(fā)電的支持政策，如東部部分分布式發(fā)電項目有望直接享受標桿上網(wǎng)電價(jià)?！　【劢笽ntersolar China中國太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)國際論壇，OFweek太陽(yáng)能光伏與大家一起來(lái)看看專(zhuān)家們都談了些什么：本文來(lái)源于OFweek太陽(yáng)能光伏網(wǎng)3月26日，2014年北京太陽(yáng)能行業(yè)展覽會(huì )暨會(huì )議Intersolar China在北京正式召開(kāi)。3月25日，Intersolar China中國太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)國際論壇率先展開(kāi)。在本次展會(huì )的論壇會(huì )議上，分布式光伏著(zhù)實(shí)成了焦點(diǎn)。據論壇上傳出的信息，針對目前分布式光伏存在的融資難、風(fēng)險大等種種問(wèn)題，國家能源局已在密集調研，著(zhù)手研究調整分布式光伏發(fā)電的支持政策，如東部部分分布式發(fā)電項目有望直接享受標桿上網(wǎng)電價(jià)?！　【劢笽ntersolar China中國太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)國際論壇，OFweek太陽(yáng)能光伏與大家一起來(lái)看看專(zhuān)家們都談了些什么：本文來(lái)源于OFweek太陽(yáng)能光伏網(wǎng)1957年10月，人類(lèi)第一顆人造地球衛星從前蘇聯(lián)拜科努爾基地升入太空，奏響了人類(lèi)征服太空的序曲。自此，一批又一批火箭將人造衛星送上太空。五十多年過(guò)去了，除了載人航天飛行器最后回到地球，其他上天的人造物體都圍繞地球運動(dòng)著(zhù)。那些曾經(jīng)輝煌過(guò)的“金屬體”，伴隨著(zhù)使命的結束，被遺棄在太空，變成了金屬碎片，最終成為“太空垃圾”的一部分。

2008年，歐洲航天局地面控制中心公布的電腦模擬圖像顯示，“太空垃圾”已經(jīng)讓地球上空成了一個(gè)垃圾場(chǎng)。如何清理太空垃圾，成為人類(lèi)接下來(lái)的研究重點(diǎn)。

太空中的潛在殺手

隨著(zhù)太空垃圾的增多，人類(lèi)航天活動(dòng)也隨之受到威脅。2005年1月17日，NASA憂(yōu)心忡忡地公布，南極上空885公里，發(fā)生了一起看似偶然的“宇宙交通事故”—— 一塊31年前發(fā)射的，美國雷神火箭推進(jìn)器遺棄物，與中國發(fā)射的長(cháng)征四號火箭碎片相撞。2013年5月，厄瓜多爾唯一一枚衛星在升空后不足一個(gè)月，就與太空中火箭殘骸相撞失靈。這些都提醒著(zhù)人們，太空垃圾對航天安全日益嚴重的威脅。

人們最早發(fā)現太空垃圾是在20多年前，加拿大某氣象臺宣布，發(fā)現英仙星座附近有星體爆炸。后來(lái)才弄清楚，這不過(guò)是一顆廢棄人造衛星在太陽(yáng)光反射下造成的效果。

不僅在外太空，人類(lèi)的生活也慢慢受到了太空垃圾的影響。“由于地球外層大氣的減速作用，每年都會(huì )有一部分太空碎片落入地球大氣層。只是大部分都在墜落的過(guò)程中燒毀了，所以人們沒(méi)有發(fā)覺(jué)。”都亨說(shuō)。但是這并不代表太空垃圾沒(méi)有威脅到人類(lèi)的日常生活。

湖南省綏寧縣就曾經(jīng)迎來(lái)天外的“不速來(lái)客”，據媒體報道，2012年3月31日， “亞太7號”通信衛星“長(cháng)征三號乙”運載火箭一級殘骸鋼架打斷一低壓線(xiàn)后，打破一民房屋頂的瓦片，墜落于綏寧縣黃土礦鄉牛欄沖村水田里，另外一片殘骸則墜落于田基上。無(wú)獨有偶，在英國，一塊重達1.8公斤的金屬從天而降，砸穿了一對老夫婦的房頂，所幸的是沒(méi)有造成人員傷亡。

但是，這些還不是太空垃圾最可怕之處。“凱斯勒癥候群”(Kessler Syndrome)才真正令太空垃圾引起航天學(xué)者的重視。1978年，一位美國宇航局的天文學(xué)家唐·凱斯勒提出了一個(gè)令人沮喪的觀(guān)點(diǎn)：隨著(zhù)太空撞擊事件的增加，新生出大量碎片。遲早有一天地球大氣銷(xiāo)毀太空垃圾的速度將跟不上太空垃圾的增長(cháng)速度。那樣一來(lái)，地球外圍空間就會(huì )出現一層永久性的“太空垃圾云”，從而使得太空環(huán)境變得非常危險，無(wú)法進(jìn)行航天活動(dòng)。這種理論就被稱(chēng)為“凱斯勒癥候群”。

試想一下，這些太空垃圾以6~7公里/秒的速度飛行，他們隱藏著(zhù)巨大的殺傷力：一塊10克重的太空垃圾撞上衛星，就相當于兩輛100公里/時(shí)的小汽車(chē)相撞，衛星會(huì )在1.5秒內被打穿或被直接擊毀。而且每一次太空垃圾的相互碰撞不會(huì )互相湮滅，而會(huì )產(chǎn)生更多的碎片，再次增加太空垃圾的數量。

回收難在何處

為此，人類(lèi)自很早以前已經(jīng)在思考如何回收這些太空垃圾，并提出各種構想，可惜的是，這些構想一直止步于理論，并沒(méi)有國家真正實(shí)踐。“回收太空垃圾成本太高，幾乎和發(fā)射一枚人造衛星的花費一樣多。”都亨解釋說(shuō)，“考慮到成本，如果衛星損壞，只是其中部分零件需要更換便可再次應用，那么回收就是值得的。如果衛星已經(jīng)全部報廢，那么回收就沒(méi)有太大意義了。”不過(guò)，這只是太空垃圾回收難點(diǎn)之一。另外一層隱憂(yōu)是，有些國家擔心有人以回收太空垃圾為由，向他國的航天器進(jìn)行攻擊，因此對于哪個(gè)國家執行回收任務(wù)以及具體方法，各國并沒(méi)有達成協(xié)議。

而與花費高額的太空垃圾回收費用相比，有科學(xué)家主張在避免產(chǎn)生太空垃圾上下功夫。比如，在衛星上加裝一個(gè)廉價(jià)的折疊式氣球，一旦衛星壽終正寢時(shí)，氣球內便會(huì )充滿(mǎn)氦氣或其他氣體。當氣球與地球的大氣層外稀薄的大氣接觸時(shí)就形成額外的阻力，降低衛星速度，從而縮小衛星軌道半徑，讓其墜入大氣層?；蛘咝l星上天時(shí)帶一根由特殊材料制成的繩子，長(cháng)約5公里左右，衛星失效后可以控制它釋放，繩子將切割地球磁力線(xiàn)并導電，進(jìn)而在地磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生下拉作用，將衛星在短期內拖入地球大氣層燒毀。不過(guò)，到底哪些方法有效，還需要實(shí)踐證明。

清理太空垃圾的奇思妙想

激光加入回收太空垃圾的行列

3月11日，新加坡《聯(lián)合早報》報道，澳大利亞一組科學(xué)家正在研究從地球發(fā)射激光，來(lái)分解繞著(zhù)地球旋轉的太空垃圾，以減少這些碎片可能會(huì )引發(fā)的一系列衛星撞擊事件。澳大利亞國立大學(xué)天文與天體物理學(xué)研究院院長(cháng)克萊思在接受采訪(fǎng)時(shí)表示，這項工程非?？赡艹蔀楝F實(shí)，相關(guān)設備可能在10年內運作。

“澳大利亞用激光回收垃圾的做法，應該就是通過(guò)激光讓太空垃圾減速，最終讓它跌入大氣層。” 中國科學(xué)院空間中心研究員都亨在接受《中國科學(xué)報》記者采訪(fǎng)時(shí)分析道，“目前人類(lèi)回收太空垃圾的方法幾乎都是先令其減速，然后重新墜入大氣層。這樣太空垃圾會(huì )在墜落過(guò)程中燒毀，不會(huì )對地面產(chǎn)生太大的影響。”

其實(shí)，澳大利亞并不是最早開(kāi)始希望用激光回收太空垃圾的國家，美國也曾在2011年設想使用激光去推動(dòng)這些碎片，使其偏離軌道，從而避免它們相互之間發(fā)生碰撞。“太空垃圾有大有小，重量從幾十到幾百公斤不等。所以回收的手段也不盡相同。”都亨說(shuō)，“有些可以用機械手臂抓住，有些則需要被網(wǎng)住，最終被送回大氣層。”

立方太陽(yáng)帆

英國提議建造“立方太陽(yáng)帆”，即使用小型人造衛星帶動(dòng)太陽(yáng)帆捕獲太空殘骸至低軌道。最初計劃于2011年實(shí)施，但目前該計劃仍在籌劃之中。

太空垃圾處理器

目前，美國一家航天公司提出一個(gè)叫作“太空牧羊犬”的設想，它能夠利用太空動(dòng)力使太空垃圾得到較好的處理。這個(gè)設想是使用一種可重復使用的太陽(yáng)能航空器來(lái)清理太空垃圾。太陽(yáng)能航空器利用太陽(yáng)能電池板充電后，它上面的電流與地球磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生推動(dòng)太空垃圾的動(dòng)力，太空垃圾也就進(jìn)入大氣層被燒成灰了。

太空彈弓

為了節省燃料，美國得州農工大學(xué)提出“彈弓衛星太空清掃器”，能夠捕獲太空垃圾，再將太空垃圾投向地球大氣層燃燒，之后使用動(dòng)量航行至下一個(gè)太空殘骸目標進(jìn)行清除。

電動(dòng)系鏈

2014年初，日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機構提議“電動(dòng)系鏈”策略來(lái)有效消除太空殘骸，電動(dòng)系鏈的電流可以減緩人造衛星碎片或者太空垃圾的速度。減速的人造衛星碎片將逐漸降落至地面，燃燒殆盡。

脫軌任務(wù)

該太空任務(wù)是2014年初提出的，旨在搜尋并清除軌道高度為800~1000公里極軌道區域的廢棄人造衛星殘骸，歐洲宇航局擬發(fā)射一個(gè)“太空捕捉器”，通過(guò)“織女星”火箭發(fā)射，重量為1.6噸。