科學家欲為衛星裝風帆實現自我銷毀

　　據國外媒體報道，隨著太空變得越來越擁擠，清除一些可能會給運行中的飛船帶來撞擊危險的太空垃圾非常有必要。科學家認為，可以通過給衛星和用過的火箭裝上「風帆」，讓它們比以往更快的速度進入大氣層。展開廢棄飛船的帆，可增加它的阻力，促使它進入地球大氣層燃燒掉。

　　歐洲航天公司EADS阿斯特裡姆公司表示，這項計畫實施的可能性很大。布萊斯·桑特爾說：「這是一個非常有趣的解決辦法，尤其對那些在生命快要結束時沒有推進系統的衛星來說，這種方法更加難能可貴。」桑特爾和同事馬克斯·科菲已經開始研究他們所謂的「創新性脫離軌道大氣制動系統」 (IDEAS)。

　　這個想法包括擴大飛船帆的下桁和金屬薄板，增加它們在750公里高空中承受的阻力。桑特爾說：「大氣制動原理是，通過增加這個系統的阻力，從而加大軌道物體的表面積和質量之間的比率，加快它的分解速度。要達到這個目的，我們必須先展開一個非常輕的結構。這是我們選擇利用『蛛絲結構』的原因。這些是非常穩定的帆的下桁和非常薄的膜。」

　　桑特爾和科菲一直在為即將出現的法國「顯微鏡衛星(Microscope)」發展大氣制動帆概念。「顯微鏡衛星」是一項科學任務，它將對等效原則試驗中的引力和自由落體行為進行研究。該衛星用大約1年的時間進行測量研究後，將不再有其他用途。像這樣一艘飛船應該遠離軌道才行，尤其是這種衛星運行的軌道，正是很多非常重要的地球觀測衛星所在的軌道。

　　桑特爾說：「『顯微鏡衛星』沒有推進系統，因此它不能自行脫離軌道。如果我們不採取措施，它需要50到100年，才能分解掉。」桑特爾和科菲認為，通過安裝帆的下桁和膜裝置，「顯微鏡衛星」可在25年內脫離軌道，這與國際軌道垃圾緩解方針相符。阿斯特裡姆公司目前正在研究如何才能把「創新性脫離軌道大氣制動系統」概念應用到使用過的火箭上。

　　該公司負責生產了歐洲的「阿麗亞娜(Ariane)5型」火箭。在飛行的最後階段，「阿麗亞娜」火箭的大部分結構都很快脫離了軌道。但是它的上級(upper-stage)會在軌道裡停留更長時間。火箭發射出它攜帶的衛星後，會繼續圍繞地球周圍的橢圓形軌道運行，這個軌道的遠點距離地球超過35000公里，近點距離地球大約只有250公里。火箭上級自然脫離軌道大約需要100年。

　　桑特爾說：「我們的研究顯示，如果我們要把大氣制動概念應用到『阿麗亞娜』級的火箭上，我們需要一個擁有帆的下桁或桅桿的系統，它的長度大約是12米，展開後的表面積大約是250平方米。」 「利用當前的技術可以做到這些。現在我們需要證實這是個最佳解決方案。我們還必須考慮這種系統是否能應用到其他運載火箭上。」

　　當然，其中一種選擇性方案是，賦予「阿麗亞娜5」號火箭上級飛入地球大氣層的能力。去年在發射「儒勒·凡爾納(Jules Verne)」自動運輸飛船的最後階段，他們第一次這樣做。因為要執行很多次圍繞空間站軌道飛行的載人任務，所以這項舉措被認為很有必要。「儒勒·凡爾納(Jules Verne)」自動運輸貨船脫離火箭後，火箭的上級重新開啟發動機，通過監控在太平洋上空燃燒掉。

　　利用這種方法脫離軌道的優勢顯而易見，但是需要額外的燃料和重新啟動發動機使這種方法變得更加複雜，增加了成本。另一方面，大氣制動帆非常輕，而且極其簡單。人們甚至可以通過一個事先調整好的定時器控制它們的操作過程，在飛行結束的最後時刻及時展開大氣制動帆。

　　這意味著即使火箭上級失去控制，也能確保它及時返回地球大氣層。桑特爾和科菲在德國達姆施塔特舉行的歐洲太空碎片大會(European Conference on Space Debris)上詳細介紹了他們的最新研究結果。會議結束時組織者說，必須通過設計和執行有效方法，才能真正清除太空碎片。