科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然

隨著近地軌道日益擁擠，太空垃圾的碰撞風(fēng)險(xiǎn)已威脅到衛(wèi)星運(yùn)行和航天任務(wù)安全。日本研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種新型等離子推進(jìn)器，進(jìn)而提出一種創(chuàng)新的非接觸式高效清除太空垃圾技術(shù)，有望突破現(xiàn)有清理方法的局限。相關(guān)成果發(fā)表于新一期《科學(xué)報(bào)告》。

太空垃圾問(wèn)題日益嚴(yán)峻，大量廢棄衛(wèi)星、火箭殘骸，以及微小碎片正以遠(yuǎn)超子彈的速度在地球軌道上運(yùn)行，對(duì)現(xiàn)役衛(wèi)星和航天器構(gòu)成嚴(yán)重威脅。日本東北大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)指出，這些不受控制的碎片顯著增加了人類可持續(xù)開(kāi)展太空活動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。盡管目前多數(shù)清理方案依賴直接接觸方式，但存在被碎片纏繞的隱患，而利用等離子推進(jìn)器使其減速脫離軌道的新方法正成為研究熱點(diǎn)。

研究團(tuán)隊(duì)此次提出并驗(yàn)證了一種創(chuàng)新解決方案。該方法通過(guò)清除衛(wèi)星發(fā)射的等離子體，減緩太空垃圾運(yùn)行速度，促使其脫離軌道并在重返大氣層時(shí)燃燒殆盡。然而，傳統(tǒng)單向噴射會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈反沖，導(dǎo)致清除衛(wèi)星偏離目標(biāo)，削弱減速效果。為此，他們開(kāi)發(fā)出一種“雙向等離子體噴射型無(wú)電極等離子體推進(jìn)器”，可同時(shí)向太空垃圾方向和相反方向噴射兩股等離子體流，從而抵消反沖力，保持清除衛(wèi)星穩(wěn)定。

為增強(qiáng)減速效率，團(tuán)隊(duì)還引入名為“尖點(diǎn)”的特殊磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，用以約束等離子體羽流，防止其擴(kuò)散。在模擬太空環(huán)境的真空管實(shí)驗(yàn)中，該系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了自我平衡，還使減速力提升至此前研究報(bào)道的三倍。

此外，該推進(jìn)系統(tǒng)采用廉價(jià)且豐富的氬氣作為工質(zhì)，具備良好的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。團(tuán)隊(duì)表示，這一突破為高效、安全地清除太空垃圾提供了重要的技術(shù)路徑。

總編輯圈點(diǎn)

曾有實(shí)驗(yàn)室用可視化裝置對(duì)地球上空的空間碎片進(jìn)行可視化動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)。直觀來(lái)看，地球仿佛被各種線條纏繞包裹，太空垃圾可謂密密麻麻。這些太空垃圾遲早會(huì)成為大麻煩，清理地球軌道勢(shì)在必行。此次，科研人員提出一種新方案，讓衛(wèi)星可在保持自身穩(wěn)定的同時(shí)，發(fā)射等離子體，使太空垃圾減速并重返大氣層。這一系統(tǒng)高效、安全，且成本較低，具有可推廣性。清理太空垃圾是人類的責(zé)任，我們必須用對(duì)未來(lái)負(fù)責(zé)的態(tài)度來(lái)嚴(yán)肅面對(duì)這一課題。