卫星如何在地球大气层中融化



在欧洲航天局(ESA)进行了一项实验,在此期间,部分太空卫星在等离子风洞中融化了。

实验的目的是模拟大气中最耐用的卫星元素之一的燃烧过程,以便通过分析数据进一步最小化其碎片掉落到地球表面而可能造成损坏的风险。

实际上,从理论上讲,开发近地卫星的所有设备和部件时都考虑到这样一个事实,即当它们的使用寿命接近尽头时,它们应该几乎在地球大气层中完全燃烧。

但是,实际上,即使是小型航天器的某些部分仍然可以到达地球表面,其中某些部分可能很大,足以对建筑物甚至人员造成严重破坏。

ESA工程师在实验中使用:

  • 位于科隆的德国航空航天中心的测试地点,其创造的条件类似于浸入大气中时熔化空间碎片的过程;
  • 等离子风洞,用于模拟进入大气的条件以及最耐用的卫星元件的融化过程;
  • 磁取向系统的杆(尺寸为4 x 10厘米),由外部碳纤维增强的聚合物复合材料制成,带有铜线圈和内部钴芯。

熔化之前磁取向系统的棒的状态:



加热到几千摄氏度后,磁取向系统的棒的残留物:



因此,最耐用的卫星元件的熔化过程以其完全散布结束,但是,棒的某些部分并未按计划融化,这可能是由于棒零件的生产不当或大气中卫星元素破坏的错误数学计算所致。



事实证明,除了磁棒之外,卫星的其他部分也不会在地球大气层中燃烧而飞向其表面:坦克,光学仪器,陀螺仪手轮和驱动机构。

在发射运载工具和航天器坠落之后,地球表面上最常见的“客人”是油箱的一部分。

例如,1997年在欧洲航天局中引用了一个案例,该案例距离得克萨斯州一家农场的一栋公寓楼仅50米,一个未在大气中燃烧的火箭级燃料箱掉落,重约250公斤。



目前,根据处理此类空间碎片的规则,在地球表面上可能对人造成伤害的用过卫星的任何元素的机会为10,000。

作为名为CleanSat的全球项目的一部分,欧洲航天局正在开发用于制造航天器部件的新技术和方法,这些技术和方法将确保按照D4D(消亡设计)概念进行开发和生产未来的低轨道卫星-设计时要考虑到完全销毁。





因此,数千吨的有效载荷被发射到外层空间,地球轨道上的数千颗卫星,数万个闲置的航天器(空间碎片)元素-这是人类在地球外太空留下的重要痕迹。



但是,计划再进行数千次发射,太空碎片被认为是进行此类新太空任务的主要风险。



事实证明,与新发射的航天器相撞的空间中只有一个约1厘米的小物体可以释放出相当于手榴弹爆炸的能量。



这可能导致对新航天器的严重损坏甚至毁坏。









Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN456888/


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