新型卫星脱轨方法有助于缓解空间碎片危机

据航空航天的科学家和工程师称,解决方案可能已经在飞机上了。
空间碎片基础知识

在现有卫星的基础上,近地轨道(LEO)卫星的数量预计将在未来十年迅速增加。伴随着卫星数量的增加,活跃卫星、不活跃卫星或其他空间碎片之间产生空间垃圾的碰撞风险也更高。这增加碰撞风险是航空航天公司空间政策和战略中心之前强调的一个问题。金博宝客服

空间碎片基础知识
伴随着卫星数量的增加,活跃卫星、不活跃卫星或其他空间碎片之间产生空间垃圾的碰撞风险也更高。

近地轨道上现有的人造物体数量已经导致太空垃圾由于碎片之间的额外碰撞而变得能够自我维持。即使是现在,大多数小型卫星也只能依靠大气阻力来脱离轨道,导致这些飞行器在轨道上停留的时间远远超过了其有效寿命,并增加了内部爆炸或碰撞产生碎片的风险。

一个由航天科学家和工程师组成的团队正在开发一种新技术,以减少在这种关键环境中留下的碎片数量。这个被称为锂离子电池避轨器的解决方案将利用飞船上已经安装的电池,通过点燃电池使其热失控来产生脱离轨道的推力来减少碎片。

“每个人都知道锂离子电池及其热失控和喷火的风险,”能源技术部的高级研究科学家约瑟夫·内曼尼克(Joseph Nemanick)博士说。“锂离子电池Deorbiter将这一弱点转化为优势。”

通过以受控方式激活热失控,产生的红热气体通过喷嘴引导,产生推力至脱轨。这种方法是第一种能够减少轨道碎片并有助于保护低地球轨道不受空间垃圾影响的零附加质量航天器技术。

锂离子电池脱轨
锂离子电池Deorbiter将以可控的方式激活热逃逸,并利用产生的红热气体产生推力,以脱离轨道。

推进科学部的资深科学家约翰·德塞恩博士说:“大多数小型卫星根本没有推进力,只能停留在最初发射的轨道上。”“正常情况下,大气阻力是卫星脱离轨道的唯一途径,但使用卫星电池作为推进单元,可以降低卫星的总体寿命和碰撞几率。”

该团队已经在航空航天推进研究设施中演示了概念验证。科学家们演示了空间额定电池的激活,该电池可获得与商用固体火箭发动机相当的有效推力。虽然该力可以随着工程变更而进一步增加,但预计推力足以满足o在低地球轨道上,将小卫星的剩余轨道时间缩短55%。

即使有了这些有利的发现,采用这种创新技术仍然存在障碍。也许最大的障碍是改变人们对热电池失控的看法。

内曼尼克说:“告诉人们,你可以巧妙地利用太空中可能发生的最可怕的事情之一,这需要很多令人信服的东西。”“然而,从纯化学角度来看,电池热失控和普通固体火箭发动机之间存在显著重叠。”

推进部和推进科学部的成员正在推进研究设施中对这项技术进行进一步测试,其中包括约翰·席林、安德里亚·许、布莱恩·布雷迪、安德鲁·科尔托帕西和迪隆·奥弗斯。特别感兴趣的是开发不同的方法来控制推力的大小生成、可靠的触发,并确保安全激活。该团队正在最终确定资助方案,以进一步推进其项目。

随着时间的推移,锂离子电池Deorbiter可以减少来自卫星的太空垃圾,而不增加额外的燃料或重量,证明有时答案已经在内部。