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軍工航天新聞

人類首次在白天對(duì)空間碎片進(jìn)行激光檢測(cè)

星之球科技 來(lái)源:科技領(lǐng)航人2020-08-06 我要評(píng)論(0 )   

地球上的激光用于測(cè)量上方高處的空間碎片的位置,提供有關(guān)如何避免空間碰撞的重要信息。迄今為止,該技術(shù)一直存在致命缺陷。圖注:ESA的光學(xué)地面站(OGS)發(fā)出了可見的...

地球上的激光用于測(cè)量上方高處的空間碎片的位置,提供有關(guān)如何避免空間碰撞的重要信息。迄今為止,該技術(shù)一直存在致命缺陷。

圖注:ESA的光學(xué)地面站(OGS)發(fā)出了可見的綠色激光。 OGS是泰德天文臺(tái)的一部分,它位于特內(nèi)里費(fèi)島火山島上海拔2400 m,用于開發(fā)空間以及空間碎片和近地天體測(cè)量和量子通信實(shí)驗(yàn)的光通信系統(tǒng)。

一段時(shí)間以來(lái),激光只能用于在幾小時(shí)的黃昏期間測(cè)量太空碎片的距離,此時(shí)地球上的“激光測(cè)距”站處于黑暗中,但高空的碎片仍在沐浴在太陽(yáng)的最后一縷光線中。

就像在夜晚人們能清晰看到月亮一樣,從黑暗的有利位置反射太陽(yáng)光時(shí),更容易發(fā)現(xiàn)太空碎片。

但是,由于碎片物體離地球太近了,因此只有一個(gè)小窗口可以照亮它們,但地球上的觀察者卻沒(méi)有。

現(xiàn)在,最近的一項(xiàng)研究證明,在日光充足的情況下,確實(shí)有可能使用激光確定從地球表面到碎片的距離。這種新的激光測(cè)距方法將有助于改善對(duì)碎片物體的軌道預(yù)測(cè),從而大大增加進(jìn)行觀測(cè)的時(shí)間并保證有用的航天器的安全。

通過(guò)使用特定波長(zhǎng)的望遠(yuǎn)鏡,檢測(cè)器和濾光器的特殊組合,研究人員發(fā)現(xiàn)實(shí)際上可以增加物體相對(duì)于日光天空的對(duì)比度,從而露出先前隱藏在普通視線中的物體。

“我們習(xí)慣于只能在夜晚看到星星,這同樣適用于用望遠(yuǎn)鏡觀察碎片,除了觀察小軌道物體的時(shí)間窗口要小得多,”歐洲航天局局長(zhǎng)蒂姆·弗洛勒(Tim Flohrer)解釋說(shuō)。

“使用這項(xiàng)新技術(shù),將有可能追蹤以前潛伏在藍(lán)天中的'不可見'物體,這意味著我們可以全天使用激光測(cè)距技術(shù)來(lái)支持有用的航天器避免碰撞。”

我們的星球籠罩在碎片的面紗中——先前的太空發(fā)射,在軌爆炸和碰撞遺留下來(lái)的數(shù)百萬(wàn)個(gè)小但危險(xiǎn)的碎片。

它們由成百上千個(gè)已經(jīng)失靈或被拋棄、在不受控制的太空中飛行的整個(gè)失靈的航天器和火箭所組成。

即使是毫米級(jí)的碎片(每秒移動(dòng)約七公里)也可能在撞擊時(shí)損壞衛(wèi)星,但與一艘死飛船或大型碎片的碰撞可能會(huì)完全破壞正在運(yùn)行的任務(wù)。

圖注:利用地面光學(xué),雷達(dá)和激光技術(shù)以及在軌測(cè)量?jī)x器的未來(lái)空間碎片監(jiān)視系統(tǒng)的概念。

因此,了解碎片的位置很重要,這樣我們才能避免它們——但是獲取這些信息并不容易。

激光測(cè)距是一項(xiàng)非常完善的技術(shù),它使用地球上的激光將光脈沖發(fā)送到帶有反射鏡的衛(wèi)星。

通過(guò)測(cè)量信號(hào)返回地球上望遠(yuǎn)鏡所需的時(shí)間(稱為“雙向傳播時(shí)間”),可以精確確定到衛(wèi)星的距離。

不幸的是,很少有衛(wèi)星帶有“后向反射器”,可以使光容易反射并返回地球。確定距此類物體的距離僅在幾年前就已進(jìn)行了證明,相關(guān)技術(shù)的發(fā)展也在迅速發(fā)展。

圖注:ESA的光學(xué)地面站(OGS)位于火山特內(nèi)里費(fèi)島上,海拔2400米。

在最近的測(cè)試中,使用新技術(shù)觀察到了40種不同的碎片物體(并且其恒星的暗度大約是用肉眼可以看到的碎片的十倍),

在中午第一次觀察到藍(lán)天襯托地球上方的碎片–這是以前不可能做到的。

“我們希望這些結(jié)果將在不久的將來(lái)顯著增加碎片觀察的時(shí)間,”奧地利科學(xué)院的邁克爾·斯坦多佛(Michael Steindorfer)解釋說(shuō)。

“最終,這意味著我們將更好地了解殘骸的數(shù)量,從而使我們能夠更好地保護(hù)歐洲的太空基礎(chǔ)設(shè)施”。

此類技術(shù)的進(jìn)一步開發(fā)是歐空局(ESA)太空安全計(jì)劃的核心目標(biāo),其中包括建立空間碎片激光測(cè)距站網(wǎng)絡(luò)。

ESA著名的加那利群島光學(xué)地面站旁邊的一個(gè)新激光站正在等待部署,它將作為激光測(cè)距技術(shù)以及開發(fā)網(wǎng)絡(luò)概念的“試驗(yàn)臺(tái)”。


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