日本科学家突破太空垃圾清理难题:新型等离子推进器实现高效“非接触”清除

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随着近地轨道上的太空垃圾数量激增,碰撞风险正持续威胁着在轨卫星与航天任务的安全。近日,日本东北大学的研究团队开发出一款创新型等离子推进装置,为太空垃圾的清理提供了一种全新的非接触技术路径,该成果已在国际知名学术期刊《科学报告》上发表。

太空垃圾包括失效卫星、火箭残骸以及数以亿计的高速碎片,它们以极高速度绕地飞行,已成为载人航天与商业卫星运行的重大隐患。现有清理手段多依赖于机械臂、网捕等接触式操作,不仅实施复杂,还可能引发二次碰撞或设备缠绕。而借助等离子体使碎片减速离轨,则被视为一种更有潜力的清洁思路。

在这一背景下,日本团队提出了基于等离子体喷射的减速清除策略:通过从清理卫星中向垃圾定向喷射等离子流,降低其运行速度,使其逐渐坠入大气层燃烧销毁。但传统单路喷射所产生的反作用力容易导致清理卫星自身偏移,降低操作效率与精度。

为解决这一关键问题,研究人员成功研制出“双向等离子体喷射型无电极推进器”。该装置能够同时朝两个相反方向喷射等离子流,藉此抵消反冲效应,使清理卫星能在执行任务时保持姿态稳定。

此外,团队还借助一种称为“尖点”的磁场结构有效收束等离子体羽流,减少扩散损耗,从而将减速效率提升至以往方法的三倍。在模拟太空环境的真空实验中,该系统表现出优异的自稳定性能和操控精度。

值得一提的是,该推进器以经济易得的氩气作为工质,兼具低成本与高实用性的特点,为未来大规模应用奠定了基础。

太空垃圾的不断积累已使近地轨道环境日趋复杂。有科研机构曾通过动态影像展示,地球仿佛被层层叠叠的碎片轨迹所包裹,清理任务迫在眉睫。此次日本团队提出的新技术,不仅提供了一条高效、安全的垃圾清除途径,也体现出国际社会对太空可持续性的共同责任。只有积极发展轨道环保技术,人类才能更长久、更安全地探索与利用太空。

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