新型雷达阵列跟踪太空碎片 防止轨道垃圾失控

　　新型雷达阵列跟踪太空碎片

　　掌握实时数据可避免太空设备与太空碎片碰撞 防止轨道垃圾失控

　　首个追踪太空碎片的商用系统将在新西兰启用，该系统由一个新型雷达阵列组成，将跟踪大约25万个高速环绕地球的微小物体。这些碎片直径小至2厘米，可能会威胁到卫星和宇航员。

　　这套系统由LeoLabs公司运行，该公司在一个更大的雷达网络里加入了这套新型雷达阵列，以提供近地轨道物体的实时数据。这些数据可以帮助卫星运营商和政府机构的太空设备避免与太空碎片发生灾难性的碰撞，还有助于防止轨道垃圾失控。

　　文/广州日报全媒体记者温俊华编译

　　监视直径小至2厘米的太空碎片

　　位于新西兰南岛奥塔哥中部内斯比附近一个农场中的雷达系统每天都在监测着成千上万的太空垃圾，以防止在太空中的众多卫星发生意外碰撞。

　　作为美国LeoLabs公司新一代观测跟踪系统中的第一个追踪太空碎片的商用雷达系统，它能够监视直径小至2厘米的太空垃圾碎片。

　　“没有人告诉你碎片在哪里，它击中你的卫星的可能性有多大。所以我们想要创造这样的服务。如果被太空碎片击中，你的卫星就被粉碎了。而且，不仅是你的卫星消失了，类似碰撞还将造成一堆太空碎片，威胁其他卫星。”LeoLabs公司联合创始人和CEO赛普尔莱说。

　　如果太空垃圾变得越来越多，灾难性的碰撞链可能会失去控制，这种可能性被称为“凯斯勒事件”。

　　唐纳德·凯斯勒曾在美国国家航空航天局(NASA)的约翰逊航天中心工作，他提出，从理论上说，一次碰撞可能会产生和传播垃圾碎片，然后引发另一次碰撞，进而产生更多碎片，导致一连串的碰撞。最终，地球周围的太空空间将被废墟包围。

　　“尽管‘凯斯勒事件’发生的风险非常低，但每一次大的碰撞都会造成低地球轨道环境的大变化。”凯斯勒说。

　　护盾只能承受1厘米以下物体的撞击

　　2009年，一艘美国宇宙飞船与一艘俄罗斯宇宙飞船意外相撞，使近地轨道上的大型碎片数量增加了约70%。“因为这次碰撞，近地轨道现在形成了一个碎片带。”赛普尔莱说。

　　今年3月，印度在一次反卫星导弹试验中炸毁了一艘宇宙飞船，产生了数千块碎片。

　　NASA可以为航天器装备碎片护盾，但这些护盾只能承受1厘米以下物体的撞击。因此，数百万更大的太空碎片仍然对太空设备和人员构成持续的威胁。

　　据报道，NASA已经与美国国防部合作，追踪一些危险的太空垃圾并绘制其轨道，以便卫星绕开太空垃圾移动。但到目前为止，该系统无法追踪任何小于10厘米的碎片。

　　这就是LeoLabs希望解决的问题。过去几年，私营卫星运营商和SpaceX等火箭公司的爆炸式增长，催生了对轨道碎片数据的新需求。LeoLabs把安装在新西兰的最新几维空间雷达加入公司原本的雷达阵列，以满足上述需求。

　　几维空间雷达可以追踪小于10厘米的物体。“雷达向空中发射无线电波脉冲，然后监听从卫星和太空碎片传回的回声。”赛普尔莱说，“这有点像蝙蝠和回声定位，它们发出轻微的啁啾声，我们用的是雷达波的啁啾声。”

　　据介绍，几维空间雷达使用了新颖的设计，用数百个相同的发射器和接收器排成长条，发送精确定时的信号，共同工作以追踪物体在地球上空的移动。该设计令雷达系统对微小物体非常敏感，其高频可以探测到2厘米宽的物体。

　　目前，LeoLabs计划再建造3个这样的雷达阵列来追踪微小太空物体。下一步，该公司希望在赤道附近安置一个雷达阵列，并在地球两极附近各放置两个。“更好地跟踪太空垃圾，减少太空碰撞次数，就是我们所专注的事情。”赛普尔莱说。

　　据报道，欧洲航天局已经设计了一项太空垃圾清理任务，计划捕获其中一颗报废的卫星，将其拖入地球大气层让其烧毁；私营企业也在探索类似的大规模太空垃圾清理概念。赛普尔莱希望公司的数据可以帮助未来用于清理太空垃圾的“拖曳式卫星”。

　　链接

　　地球周围有超过1亿个的太空垃圾，包括废弃的卫星、解体的宇宙飞船和其他太空任务制造的垃圾。这些碎片在高度位于160至2000公里之间的低地球轨道上环绕，那里是大多数人造太空物体聚集的地方，包括国际空间站和成千上万颗卫星。

　　大块的碎片以超过28000公里每小时的速度——大约是子弹速度的10倍——环绕地球，这对任何卫星或宇宙飞船来说都是一个威胁。而且，每一次碰撞都可能使问题变得更糟，因为每一次碰撞会将卫星分割成更小的碎片。

　　每一块太空碎片，无论多么小，其速度都足以对重要设备造成灾难性的破坏。对宇宙飞船上的宇航员来说，一次撞击可能是致命的。