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日本開發使用雷射照射清除太空垃圾的衛星

2020/06/17

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      日本從事衛星電視等業務的SKY Perfect JSAT(東京港區)宣佈將涉足清理漂浮在太空的人造衛星碎片等的「太空垃圾」清除業務。計劃在2026年實現業務化。該公司將與日本理化學研究所、名古屋大學、九州大學、日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)合作,設計及開發通過發射雷射使太空垃圾在大氣層中完全燒盡的人造衛星。

     

SKY Perfect JSAT的衛星向太空垃圾照射雷射的示意圖

          

      太空垃圾的激增已經對航天開發等造成困擾。SKY Perfect JSAT的社長米倉英一表示「作為從事航天業務的企業集團,太空垃圾已成為開展業務活動的重大威脅。將以迄今為止所積累的知識經驗為基礎,通過産官學協同來致力太空垃圾應對舉措」。

   

      該公司將開發的「太空垃圾清除衛星」的重量在數百公斤左右,設想採用比較小型的結構。考慮從衛星上搭載的照射裝置向太空垃圾發射脈衝式雷射,使其表面氣化,由此向外釋放物質,産生推力。照射一次所産生的推力大致可讓一枚硬幣懸浮起來,通過長時間地反覆照射,太空垃圾的軌道就會逐步改變,最終掉入大氣層。

   

      SKY Perfect JSAT在説明中指出,雷射方式具有安全性和經濟性兩方面的優點。以往的太空垃圾處理辦法大都採用機械臂等物理接觸方式,有碰撞的危險。使用雷射方式可在保持一定距離的基礎上進行照射,碰撞的風險低。另外不需要搬運太空垃圾的燃料,這部分成本也可以節省。

    

      雷射照射裝置由日本理化研究所負責研發。今後將努力研發體積盡可能小的大功率裝置。據稱,主要技術人員此前研發過小行星探測器「隼鳥」上搭載的雷射雷達,將充分發揮這方面經驗開展研發。

     

      另外,日本名古屋大學將研究向太空垃圾照射雷射的方法,讓嵌入到衛星上的照射算法充分發揮作用。九州大學則研究太空垃圾的旋轉運動,並體現在研發當中。JAXA將和SKY Perfect JSAT共同探討與衛星進行通信的地面系統。

   

      近年來太空垃圾急劇增加。原因是軍用和民用兩個領域的人造衛星都在增多。太空垃圾的産生原因各種各樣,包括軍事目的的人工衛星破壞試驗、通信衛星與軍事衛星相撞等。

   

      據SKY Perfect JSAT統計,截至2020年,10厘米以上的太空垃圾約3.4萬個,1~10厘米的約90萬個,1毫米至1厘米的約1.3億個。該公司介紹,這些太空垃圾均處於高速運動狀態,幾毫米大小的太空垃圾的威力就相當於保齡球以100公里時速撞擊,1厘米太空垃圾的威力則相當於小型轎車以70~80公里的時速相撞。

   

      各國政府和企業今後要想繼續發展太空業務,清除太空垃圾將成為一個繞不開的課題。

    

      預計將來還要發射數百到數萬顆小型衛星、打造一個通過通信等保持相互配合的「星座系統(constellation)」,即衛星網。今後10年發射的衛星數量估計將會超過過去60年人類發射的衛星總量。

      

      SKY Perfect JSAT的太空垃圾清除衛星設想客戶是準備構建衛星網的企業。通過清除廢棄的衛星來防止其他衛星受到干擾。另外還將把各國的政府航天部門等視為潛在客戶。

      

      日本經濟新聞(中文版:日經中文網)大森敏行

 

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