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日本开发使用激光照射清除太空垃圾的卫星

2020/06/17

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      日本从事卫星电视等业务的SKY Perfect JSAT(东京港区)宣布将涉足清理漂浮在太空的人造卫星碎片等的“太空垃圾”清除业务。计划在2026年实现业务化。该公司将与日本理化学研究所、名古屋大学、九州大学、日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)合作,设计及开发通过发射激光使太空垃圾在大气层中完全烧尽的人造卫星。

     

SKY Perfect JSAT的卫星向太空垃圾照射激光的示意图

          

      太空垃圾的激增已经对航天开发等造成困扰。SKY Perfect JSAT的社长米仓英一表示“作为从事航天业务的企业集团,太空垃圾已成为开展业务活动的重大威胁。将以迄今为止所积累的知识经验为基础,通过产官学协同来致力太空垃圾应对举措”。

   

      该公司将开发的“太空垃圾清除卫星”的重量在数百公斤左右,设想采用比较小型的结构。考虑从卫星上搭载的照射装置向太空垃圾发射脉冲式激光,使其表面气化,由此向外释放物质,产生推力。照射一次所产生的推力大致可让一枚硬币悬浮起来,通过长时间地反复照射,太空垃圾的轨道就会逐步改变,最终掉入大气层。

   

      SKY Perfect JSAT在说明中指出,激光方式具有安全性和经济性两方面的优点。以往的太空垃圾处理办法大都采用机械臂等物理接触方式,有碰撞的危险。使用激光方式可在保持一定距离的基础上进行照射,碰撞的风险低。另外不需要搬运太空垃圾的燃料,这部分成本也可以节省。

    

      激光照射装置由日本理化研究所负责研发。今后将努力研发体积尽可能小的大功率装置。据称,主要技术人员此前研发过小行星探测器“隼鸟”上搭载的激光雷达,将充分发挥这方面经验开展研发。

     

      另外,日本名古屋大学将研究向太空垃圾照射激光的方法,让嵌入到卫星上的照射算法充分发挥作用。九州大学则研究太空垃圾的旋转运动,并体现在研发当中。JAXA将和SKY Perfect JSAT共同探讨与卫星进行通信的地面系统。

   

      近年来太空垃圾急剧增加。原因是军用和民用两个领域的人造卫星都在增多。太空垃圾的产生原因各种各样,包括军事目的的人工卫星破坏试验、通信卫星与军事卫星相撞等。

   

      据SKY Perfect JSAT统计,截至2020年,10厘米以上的太空垃圾约3.4万个,1~10厘米的约90万个,1毫米至1厘米的约1.3亿个。该公司介绍,这些太空垃圾均处于高速运动状态,几毫米大小的太空垃圾的威力就相当于保龄球以100公里时速撞击,1厘米太空垃圾的威力则相当于小型轿车以70~80公里的时速相撞。

   

      各国政府和企业今后要想继续发展太空业务,清除太空垃圾将成为一个绕不开的课题。

    

      预计将来还要发射数百到数万颗小型卫星、打造一个通过通信等保持相互配合的“星座系统(constellation)”,即卫星网。今后10年发射的卫星数量估计将会超过过去60年人类发射的卫星总量。

      

      SKY Perfect JSAT的太空垃圾清除卫星设想客户是准备构建卫星网的企业。通过清除废弃的卫星来防止其他卫星受到干扰。另外还将把各国的政府航天部门等视为潜在客户。

      

      日本经济新闻(中文版:日经中文网)大森敏行

 

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