实践二十一号验证空间碎片清除技术！据说能捕捉卫星，是真的吗？

文章图片

根据美国航天局约翰逊航天中心资料，目前，地球周围有近12.5亿颗太空碎片，大小自1毫米至数十厘米不等。这些太空碎片每秒飞行速度7公里至8公里，甚至10公里至15公里，相当于子弹速度10倍以上，对太空飞行器造成一定威胁。鲜有人知的是，大部分太空碎片来自冷战时期的美苏反卫星试验。碎片彼此相撞会也会产生新的碎片（这种碎片被称作二次碎片）。
太空碎片分布动态示意图
目前空间碎片数量还在快速增加，按照这种速度发展下去，人类将很难找到没有太空碎片的轨道。清理太空碎片势在必行！为此，各主要航天强国也都纷纷开展空间碎片清除研究，我国也不例外。

据新华社报道， 2021年10月24日9时27分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功将实践二十一号卫星发射升空。卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。
实践二十一号卫星，主要用于空间碎片减缓技术试验验证。

那么什么是“空间碎片减缓技术”？说白了，就是通过技术手段，将使得外太空碎片减速，从而坠入地球大气层烧毁的技术。
具体来说， “空间碎片减缓技术”有这几种方法：
1、电磁方法：电动力绳索、磁帆用磁力吸附的方式收集空间碎片，达到一定量以后其推入大气层烧毁。
2、捕捉方法：以飞网、飞爪、机械臂捕捉太空碎片的方式，将太空碎片集中收集，最终将其推入大气层烧毁。
3、动量交换方法：给体积较大的太空碎片安装太阳帆、增阻装置，利用太空中仍然存在极其稀薄空气给太空碎片减速，或者以太阳帆产生微动力给太空碎片减速，加速其轨道下降，从而坠入大气层烧毁。
4、遥方法：例如采用高能激光产生微小动力清除微小碎片。
高能激光清除太空碎片示意图
5、改变材料属性或材料状态：通过高能微波加热使其气化或者释放氧化剂，点火后将其烧毁。
上述5种方法中，第2、第3种方法都比较适合用于清除体积、质量较大的空间碎片。其余三种方法适合清除微小空间碎片，当然最好的办法还是采用高能激光予以清除。
2016年6月25日，我国借长征7号运载火箭首飞成功发射了“遨龙一号”技术试验卫星。
“遨龙一号”空间碎片主动清理飞行器
“遨龙一号”是一台空间碎片主动清理飞行器，它的独特之处就在于它的机械臂：这款机械臂可以抓取废弃卫星和太空碎片，并具有将它们带到大气层烧毁的能力。 “遨龙一号”的机械臂系统充分融合了仿生学、机械、电子控制等多学科技术，具备定点停留和不断跟踪绕行目标碎片的能力，既可以让前端保持抓取的灵活性，也可以后端则尽量在抓取过程中保持大的活动空间。
那么此次“实践二十一号”技术试验卫星究竟会验证哪些“空间碎片减缓技术”呢？分析之后，有了重大发现！
根据“中国运载火箭技术研究院”官方网站公布的资料显示， “长征三号乙”（CZ-3B）是由中国运载火箭技术研究院（简称“火箭院”）抓总研制的一种高轨道大推力运载火箭，它是以长征三号甲火箭为芯级，在其一子级上捆绑了四枚助推器，主要用于发射地球同步转移轨道卫星，亦可进行一箭多星发射或其它轨道卫星的发射。
“长征三号乙”运载火箭
简而言之，这款火箭根本就不是用来发射低轨卫星的，而是用来发射高轨卫星。因此，本次发射的“实践二十一号”卫星显然就是一颗高轨卫星！
根据卫星运行的高度，卫星轨道分为：
1、低轨道：卫星飞行高度小于1000公里；
2、中高轨道：卫星飞行高度在1000公里到20000公里之间；
3、高轨道：卫星飞行高度大于20000公里。
中国空间技术研究院副院长、空间碎片行动计划首席专家曾在回答记者时表示：“2000千米以下的近地轨道、2万千米高度的中轨道和3.6万千米高度的地球同步轨道是空间碎片的集中分布区。 ”