太空垃圾对太空电梯的威胁

一、太空垃圾对太空电梯的威胁

虽然和平环境中,不必担心天梯被敌国有意摧毁,但无意识的太空垃圾却最可能成为天梯杀手。因为太空垃圾与航天器的相对速度,最高在10千米/秒以上。一块直径为10厘米的太空垃圾,就可将卫星摧毁。1983年,“挑战者”号航天飞机与一块直径0.2毫米的涂料碎片相撞,导致舷窗被损,只好提前返回地球。

地球附近的太空垃圾,以每年2%至5%的速度递增。这有三个原因。首先是太空探索的副作用:报废的卫星、遗失的器材、用后的火箭和固体火箭喷发的残渣等。其次是人为制造的垃圾:美国曾将4亿3000万根铜针散布在轨道上,反射无线电信号,以便海外的美军能更好地与本国联系。还有进行太空战争试验产生的碎片等。最后是太空垃圾互相碰撞:更使垃圾数量猛增。

在低于200千米处,空气密度较大,太空垃圾速度减少得很快,垃圾较少。因此太空垃圾主要分布在300~1600千米的近地轨道和36000千米左右的地球静止轨道。

太空垃圾对系留卫星本身并没有太大的威胁。因为系留卫星正好处在垃圾稠密区之外,加上系留卫星外甲板近200毫米厚,皮糙肉厚的卫星被小块垃圾击中,犹如大象被蚊子叮了一口。万一有大块垃圾高速来袭,在系留卫星上穿了个洞,因为系留卫星直径足有2千米,容纳了大量空气,只要及时堵口,空气流失的比例就很小,不会带来严重后果。

为了及时发现垃圾来袭系留卫星南北两端各有一座天文台,上面除天文望远镜外,还各配有一台长焦距光学扫描望远镜。两台相距10多千米的望远镜,在计算机控制下联动,能及时计算出3000千米以内,直径在1毫米以上,任何目标的大小、方位和速度,并自动判断垃圾对系留卫星和吊天梯的威胁大小。然后按危险大小,依次将垃圾气化或推开。

系留卫星前方有激光炮,可将3毫米以下的垃圾能立刻汽化。使3~5毫米的垃圾部分汽化,这汽化产生的反冲力可将垃圾推开,使它不至于再威胁到天梯的安全。在系留卫星尾部下方,装了两台电火箭,这实际上是两台粒子束武器,它们比激光炮的威力更大,可以将5毫米的垃圾立即汽化,让5厘米以下的垃圾改变方向。

在垃圾袭击面前,太空电梯最脆弱的部分是吊天梯。但就算是吊天梯被垃圾穿了个洞,也可通过更换缆绳的办法解决。