太陽帆、地面激光、抓鉤……
清掃太空垃圾還看“吃豆人”
清掃太空垃圾，用什么辦法好呢？太陽帆、地面激光，還有網和抓鉤……迄今，科學家想了很多招兒，各有利弊。日前瑞士科學家想出了一個更為有效的法子——發射“吃豆人”吞噬太空垃圾碎片。
垃圾量達臨界點
自從人類歷史上第一顆人造衛星“史普特尼克”（Sputnik）于1957年10月4日上天，不計其數的空間飛行器發射到太空。因種種原因，有些空間飛行器不能按計劃返回或者遺失了某些零件（如多級火箭分離產生碎片等），它們在太空中漫無目的地漂移，形成了地球軌道上巨大的垃圾場。
目前，航天器數量已經超過近地軌道臨界密度限制，這意味著即使沒有更多的衛星進入這個區域，空間碎片的水平也將繼續上升。如果空間系統繼續以目前的速度發射，不久就會出現美國科學家唐納德·凱斯勒于1978年首次提出的凱斯勒綜合征，即當太空垃圾過于密集，如果一顆衛星偏離軌道或者遭到一顆流星撞擊，事故將產生連鎖反應，進而有大量衛星被毀，產生更多的太空垃圾，對國際空間站等航天器的安全構成威脅。
據觀測，目前繞著地球飛行的大于1厘米的碎片超過67萬塊，其中1.6萬塊大于10厘米。這些太空垃圾碎片以7公里/秒的速度移動，成為強大炮彈。即使是幾毫米的碎片，也可能會穿透國際空間站的外殼。為躲避一大塊衛星殘片，2012年國際空間站上的6名宇航員不得不暫避逃生艙。而隨著地球軌道變得更加擁擠，碰撞事件愈加可能發生。
2012年，美國國家航空航天局（NASA）公布的一份報告顯示，環繞地球軌道的太空垃圾數量已經達到一個臨界點，足以給航天器離開地球帶來困難。負責撰寫這份報告的退休高級科學家唐納德·凱斯勒表示：“我們已經失去了對這個空間環境的控制。”
撒開一張錐形網
清除空間碎片僅僅依靠降低衛星發射的數量遠遠不夠，為了維持可持續的太空環境，NASA對每一個大于10厘米的碎片進行著仔細監測。目前世界各國啟動了多項舉措，尋找長期的解決之道。
2012年，瑞士洛桑聯邦理工學院宣布，計劃設計并推出“清潔太空一號”（Clean Space One）衛星，其任務是清理以每小時28000公里的速度繞地球運轉的數千塊被拋棄的火箭和衛星部件，把在軌道中捕捉的碎片扔向地球大氣層燃燒殆盡。
總部設在瑞士洛桑北部小鎮佩耶納的瑞士太空系統公司，計劃于2018年以新開發的方法發射“清潔太空一號”衛星。該衛星的第一個目標定為瑞士在2009年發射的首顆商用衛星“瑞士立方體”（Swiss Cube）。
據物理學家組織網近日報道，這個項目已經到了奠定里程碑的時候。“清潔太空一號”將部署一個張開的錐形網，一旦閉合即抓獲到小衛星。這個錐形網如同日本在上世紀80年代發布的游戲“吃豆人”一樣，可以捕捉類似“瑞士立方體”的廢棄衛星，然后在大氣中摧毀它。這是一個消除繞地球運行的危險碎片的解決方案之一。
此任務極度精密
為了讓捕捉系統更有效，瑞士洛桑聯邦理工學院航天工程信號處理中心第5實驗室的工程師，與瑞士西部高等專業學院的合作伙伴想出了各種各樣的解決辦法，從帶爪子的鉸接臂到觸手系統，最終選擇了所謂“吃豆人”的解決方案。
日內瓦應用科學大學工業技術教授米歇爾說：“這個系統更可靠，能提供比爪子或鉸接臂更靈活機動的幅度。”
對于這個項目的難度，研究人員說，主要表現在不僅很難把握“瑞士立方體”這個很小的物體，還會受到其反射陽光的干擾。陽光反射會擾亂視覺處理系統，影響速度和距離的估計。
項目負責人穆麗爾·理查德強調，這個任務操作極度精密，只要對“瑞士立方體”的方向計算出現一點兒錯誤，任務就會失敗。
目前，研究人員正在測試“清潔空間一號”像機上視覺系統的算法，力求準確。研究人員必須考慮各種參數，如太陽的光照角度、立方體衛星物理數據、移動的相對速度和所有與測量有關的不確定性，以及衛星自身旋轉速度。并且，研究人員還要努力完善視覺信號處理的項目，確保了太空操作處理器的高性能。
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