本文参加百家号 #科学了不起# 系列征文赛 。
SpaceX星际飞船的许多任务可能包括将人类送入太空 ， 将卫星送入轨道 ， 或许还包括清除令人烦恼的太空碎片 。
SpaceX总裁兼首席运营官格温·肖特韦尔（Gwynne Shotwell）的一番评论引发了人们对SpaceX的星际飞船是否有助于清理环绕地球运行的太空垃圾的兴趣……当时它并不忙于将人类带到月球和火星 。 在2020年10月22日发布的《时代》杂志（时代100谈话）的在线访谈中 ， 肖特韦尔就星际飞船作为一个潜在的太空时代垃圾收集者的角色发表了评论 。
在上面的视频中 ， 肖特韦尔对星际飞船可能兼职做太空时代垃圾车的评论开始于8分钟左右 。 肖特韦尔对“星际飞船”计划中的可重复使用性表示赞许 ， 这样整个航天器就能够从地球轨道反复发射到火星 ， 她说：
我真的想在这里给星际飞船装一个插头……星际飞船也有运载能力同时运送货物和船员 。 所以很有可能我们可以利用星际飞船去到一些火箭遗骸那里——当然是别家的火箭——基本上 ， 去外太空捡一些垃圾 。
这不是一件容易的事 ， 但我相信星际飞船提供了去做这件事的可能性 。 我真的很兴奋 。
SpaceX星际飞船MK1 。 图片来源：SpaceX
“星际飞船”是SpaceX创始人兼首席执行官埃隆·马斯克长期火星殖民目标的核心 ， 他曾表示 ， 这可能是这家私营公司未来太空旅行的主要工具 。 如果一切按计划进行 ， “星际飞船”的许多任务将包括将人送上月球、火星和更远的地方 ， 以及在地球上进行超高速旅行 ， 将卫星送入轨道 ， 或许还包括收集特别大而麻烦的太空垃圾碎片并将其带离轨道 。
许多专家认为 ， 太空垃圾对人类利用和探索未来的最后边界构成严重威胁 。 据欧洲航天局（ESA）称 ， 目前大约有34000个直径大于4英寸（10厘米）的天体在围绕地球飞行 。 要想弄清楚这些较小的东西要困难得多 ， 但欧空局的估计是可怕的：他们猜测大约有90万个0.4英寸到4英寸（1到10厘米）的轨道物体和1.28亿个0.04英寸到0.4英寸（1毫米到1厘米）的碎片 。
所有这些材料都对经过的火箭和航天器构成严重威胁 ， 由于涉及的速度极高 ， 有可能对硬件和飞行目录造成重大损害 。
建造和发射卫星的成本正在下降 ， 这意味着更多的卫星被送入太空 ， 围绕地球的轨道空间内交通日益繁忙 。 人们担心一两次碰撞可能会产生太空垃圾累加——碰撞会产生更多碎片 ， 从而造成更多碰撞 ， 等等——产生由事故造成的碎片形成的“云层” 。 这种被称为凯斯勒综合征的情况 ， 有可能使地球轨道上的空间操作变得越来越困难 。 这种恐惧正是这一想法的动力 ， 即航天界因此应该现在开始采取缓解措施 。
当然 ， 已经发生了很多轨道碰撞 。 例如 ， 2009年2月 ， 已退役的俄罗斯军用卫星Kosmos 2251撞到移动通信卫星铱33 ， 截止到当年10月 ， 共产生1800块可追踪碎片（以及许多其他太小而无法发现的碎片） 。 此外 ， 中国和印度分别在2007年和2019年的破坏性反卫星试验中 ， 故意产生碎片云 。
艺术家对地球轨道上太空垃圾的演绎图 。 图片来源：Getty.
SpaceX尤其是轨道拥挤的主要推动力之一；该公司已经将其近900颗星链互联网卫星发射到近地轨道 ， 并获准再发射数千颗 。 然而 ， 这可能也是该公司采取积极行动的原因 。 肖特韦尔说 ， 除了清理太空垃圾 ， 该公司还决定降低Mega星座的运行高度 。 SpaceX最初的计划要求第一代星链卫星的飞行高度在684至823英里（1100至1325公里）之间 ， 但思维的转变使其下降到340英里（550公里）的高度 。
SpaceX针对“星链”的标准操作程序包括在每颗卫星死亡之前对其进行离轨 ， 但是仅以340英里的高度飞行会导致某种故障：大气阻力将使一颗已经失效的卫星从该高度下降 ， 仅用一到五年的时间在大气中燃烧 。 “星链””卫星还可以根据SpaceX “星链”页面 ， 使用美国国防部碎片跟踪系统中的信息 ， 来自主避免碰撞 。
与此同时 ， 研究人员正在开发一种名为OSCaR（Obsolete Spacecraft Capture and Removal ， 废弃航天器捕获和移除器)的清理型立方体卫星 ， 它会利用机载网络和链绳 ， 以低廉的成本搜寻和收集轨道垃圾碎片 。 OSCaR卫星能够自主完成这样的任务 ， 几乎不需要地面控制人员的指令 。
OSCaR卫星是一种3U型立方体卫星 ， 这意味着它虽然尺寸小 ， 但五脏俱全 ， 它具有内置导航和通信设备；动力、推进和热力控制系统；还有四个发射网炮管 。 每个OSCaR卫星都将能够捕获并清除4块轨道碎片 ， 完成捕获之后 ， 立方体卫星将在五年内脱离轨道 。
伦斯勒理工大学计划在今年的某个时候进行OSCaR卫星地面测试 ， 如果按计划一切都顺利进行的话 ， 在此之后将会展开太空测试 。
OSCaR立方体卫星的艺术家插图 ， 图源纽约伦斯勒理工学院 。
SpaceX公司正通过一系列日益雄心勃勃的原型机实验 ， 努力朝着最终的星际飞船设计目标前进 。
最终的星际飞船将装备该公司的六台新型 “猛禽”发动机（Raptor engines） ， 而超重型火箭（Super Heavy rocket）将装备约30台 。据此可知 ， SpaceX正计划让火箭-飞船组合尽快投入运行 。
星际飞船有广阔的发展前景 ， 例如 ， 针对美国宇航局的Artemis计划 ， 实施宇航员登月项目 ， 且其目标是于2024年完成首次着陆；日本艺术爱好者前泽友作（Yusaku Maezawa）已预订了一次星际飞船绕月旅行 ， 并将发射日期定为2023年 。
当然 ， 还有红色星球——火星——星际飞船的最终目的地 。
Shotwell在上面的视频中预测： 如果星际飞船计划如期进行 ， 我真的相信人们能够在10年以内前往火星 。
下划线：SpaceX 公司的星际飞船承担的繁多任务中 ， 可能还包括将人类送入太空 ， 将卫星送入轨道——以及（也许）——清除麻烦的太空垃圾碎片 。人们担忧 ， 一两次太空碎片碰撞可能就会产生太空垃圾级联碰撞现象 ， 形成碎片云 ， 进而导致更严重的太空事故 。
作者：Lia Rovira
FY：Astronomical volunteer team
如有相关内容侵权 ， 请在作品发布后联系作者删除
【太空探索技术公司|美国SpaceX公司的星际飞船会成为地球轨道上的拾荒者吗？】转载还请取得授权 ， 并注意保持完整性和注明出处
推荐阅读
- 星链|石豪：在太空，马斯克和美国当局是如何作恶的
- 技术|“2”类医械有重大进展：神经介入产品井喷、基因测序弯道超车
- 历史|科普：詹姆斯·韦布空间望远镜——探索宇宙历史的“深空巨镜”
- 空间|（科技）科普：詹姆斯·韦布空间望远镜——探索宇宙历史的“深空巨镜”
- 样儿|从太空看地球新年灯光秀啥样儿？快看！绝美风云卫星图来了
- 选型|数据架构选型必读：2021上半年数据库产品技术解析
- 技术|使用云原生应用和开源技术的创新攻略
- 公司|外媒：2021，人类太空事业的重大年份
- 技术|聚光科技旗下临床质谱仪获批医疗器械注册证
- Apple|苹果高管解读AirPods 3代技术细节 暗示蓝牙带宽可能成为瓶颈