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欧空局通过提高对比度的新技术实现对太空碎片的日间激光跟踪

2020年08月05日 14:23 次阅读 稿源:4trial.com 条评论

欧空局(ESA)的一个科学家小组开发了一种利用激光精确跟踪太空碎片的方法,即使在白天也能实现。利用特殊的望远镜、探测器和调整为特定波长的滤光器的组合,现在可以增加天空和激光照射物体之间的对比度,使后者可见。

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在任何时刻,都有2000颗活跃的卫星和3000颗不活跃的卫星在地球轨道上运行,还有大约100万块直径超过一厘米的碎片。虽然它们发生碰撞的几率很小,但每一块太空垃圾都以超音速的速度绕着地球飞驰,一粒油漆斑点大小的碎片仍然可以造成和大威力步枪子弹一样大的伤害。

由于这些原因,世界各国的太空机构非常热衷于绘制空间碎片图,希望有朝一日能清理掉这些乱七八糟的东西,在此之前,避免对航天器造成损害。其中一种方法是使用卫星激光测距(SLR),通过测量光脉冲击中卫星并返回所需的时间来精确定位和跟踪碎片,从而可以预测其轨迹。

1964年,当Beacon-B卫星发射时,首次展示了这项技术,一年后又将其定位到几米之内。从那时起,这项技术有了很大的进步,持续时间只有皮秒的激光脉冲可以追踪卫星到毫米以内。

不幸的是,SLR需要一个特殊的反射器来将激光弹回地球站,而大多数碎片没有这样的东西,所以跟踪者必须等待特定的时间向可疑的碎片发射激光。这是在碎片在阳光下环绕地球的极几分钟内,而SLR站处于黑暗中。如果物体进入了地球的阴影中,或者是在白天,就不可能进行追踪。

不过,欧空局新的技术可能会改变这种情况。对于日光追踪,配备了特殊滤光片和光子探测器的望远镜能够改变白天天空的对比度,以至于卫星甚至昏暗的恒星都变得清晰可见。当疑似碎片碎片的仰角超过15°时,就会被安装在SLR望远镜上的20厘米(7.9英寸)跟踪望远镜接收到。通过使用特殊的软件,SLR望远镜可以对各种偏差进行补偿,并通过其反射的激光特征来追踪该物体,收集足够的数据来进行精确的轨道预测。

到目前为止,已经有40个碎片物体和亮度是肉眼能看到的恒星的1/10的天体在中午被观测到。

“我们习惯于只有在夜间才能看到星星,用望远镜观测碎片也同样如此,只是观测低轨道物体的时间窗口要小得多。”欧空局太空碎片办公室负责人Tim Flohrer说。“利用这项新技术,我们将有可能跟踪以前‘看不见’的物体,这些物体一直潜伏在蓝天中,这意味着我们可以整天用激光测距来支持避免碰撞。”

这项新技术发表在上。

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