随着近地轨道日益拥挤,太空垃圾的碰撞风险已威胁到卫星运行和航天任务安全。日本研究团队研发出一种新型等离子推进器,进而提出一种创新的非接触式高效清除太空垃圾技术,有望突破现有清理方法的局限。相关成果发表于新一期《科学报告》。
图片来源:AI生成
太空垃圾问题日益严峻,大量废弃卫星、火箭残骸,以及微小碎片正以远超子弹的速度在地球轨道上运行,对现役卫星和航天器构成严重威胁。日本东北大学研究团队指出,这些不受控制的碎片显著增加了人类可持续开展太空活动的风险。尽管目前多数清理方案依赖直接接触方式,但存在被碎片缠绕的隐患,而利用等离子推进器使其减速脱离轨道的新方法正成为研究热点。
研究团队此次提出并验证了一种创新解决方案。该方法通过清除卫星发射的等离子体,减缓太空垃圾运行速度,促使其脱离轨道并在重返大气层时燃烧殆尽。然而,传统单向喷射会产生强烈反冲,导致清除卫星偏离目标,削弱减速效果。为此,他们开发出一种“双向等离子体喷射型无电极等离子体推进器”,可同时向太空垃圾方向和相反方向喷射两股等离子体流,从而抵消反冲力,保持清除卫星稳定。
为增强减速效率,团队还引入名为“尖点”的特殊磁场结构,用以约束等离子体羽流,防止其扩散。在模拟太空环境的真空管实验中,该系统不仅实现了自我平衡,还使减速力提升至此前研究报道的三倍。
此外,该推进系统采用廉价且丰富的氩气作为工质,具备良好的经济性和实用性。团队表示,这一突破为高效、安全地清除太空垃圾提供了重要的技术路径。