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ClearSpace-1:地球的第一个空间碎片清除任务

2021-11-21 19:50:25来源:

2025年,第一个主动清除碎片的任务ClearSpace-1将与欧洲的Vega发射器会合,捕获并取下再进入Vespa(Vega二级有效载荷适配器)的上部。这是继2013年维加(Vega)飞行之后的大约800公里乘660公里高度的逐步处置轨道,符合减少空间碎片的规定。ClearSpace-1将使用ESA开发的机械臂技术来捕获Vespa,然后执行受控的大气折返。

欧洲航天局与瑞士初创公司ClearSpace SA领导的工业团队签署了8600万欧元的合同,以购买一项独特的服务:首次从轨道上清除空间碎片。

因此,ClearSpace将在2025年启动第一个主动清除碎片任务,即ClearSpace-1,该任务将与欧洲的Vega发射器一起使用的Vespa(Vega二级有效载荷适配器)会合,捕获并取下再进入。在2013年维加(Vega)进行第二次飞行之后,该物体被置于“渐进处置”轨道(约801公里乘664公里的高度)中,符合减少空间碎片的规定。

ClearSpace-1捕获Vespa。

支付这样的服务合同,而不是直接采购和运行整个任务,是ESA开展业务的新途径-旨在在太空中建立新的商业领域的第一步。

除了部分购买此初始任务外,ClearSpace本身还将通过商业投资者提高其余的任务成本,ESA还将通过其主动除尘/清除碎片技术,作为该机构“清洁空间”计划的一部分,开发关键的飞行技术。轨道维修项目,ADRIOS。

其中包括先进的制导,导航和控制系统以及基于视觉的AI,这使得追逐卫星可以自主地安全关闭目标,并使用机械臂实现捕获。

目标:此Vespa适配器的上部。

挑战未来的成就

ESA总干事扬·沃纳(JanWörner)解释说:“考虑到此刻为止发生的所有轨道捕获,而且都是与合作的,完全受控的目标物体一起发生的。”

“对于空间碎片,根据定义,不可能进行这样的控制:相反,物体会漂流,通常是随机翻滚。

“因此,首次捕获和处置不合作的空间物体代表了一项极富挑战性的成就。但是随着未来十年卫星总数的迅速增长,定期清除对控制碎片水平变得至关重要,以防止可能导致碎片问题进一步恶化的一系列碰撞。”

ClearSpace的创始人兼首席执行官Luc Piguet评论:“在轨道速度下,即使是螺钉也可能受到爆炸力的撞击,而任务设计者无法屏蔽爆炸力;相反,需要通过主动清除碎片来控制威胁。”

“我们的“拖车”设计将用于清除关键的碎片轨道,否则这些碎片可能使它们无法用于未来的任务,从而消除了船东日益增长的风险和责任,并使整个航天业受益。我们的目标是建立负担得起的,可持续的在轨服务。

ESA清洁空间办公室负责人Luisa Innocenti补充说:“计划是,这种开创性的捕获工作构成了重复出现的业务案例的基础,不仅是全球负责任的太空参与者清除碎片,而且还用于在轨维修:这些相同的技术还将使在轨加油和维修成为可能。卫星,延长了它们的工作寿命。最终,我们预计这一趋势将扩展到在轨组装,制造和回收中。”

欧洲工业引领碎片清除

ClearSpace是一家由EPFL经验丰富的太空碎片研究人员小组(位于洛桑的瑞士联邦技术研究所)成立的分拆公司,目前正在领导一支包括来自多个欧洲国家的公司在内的工业团队,并且捐款将来自瑞士的企业,捷克共和国,德国,瑞典,波兰,英国,葡萄牙和罗马尼亚。

ClearSpace-1准备重新进入Vespa。

ClearSpace-1的Vespa靶标质量为112千克,接近小型卫星,而其相对简单的形状和坚固的结构使其成为合适的首要目标,然后再通过后续任务捕获更大,更具挑战性的捕获物–最终包括多对象捕获。

ClearSpace-1任务最初将被送入较低的500 km轨道进行调试和关键测试,然后再升至目标轨道进行交会和捕获,并使用四重机械臂在ESA的监督下进行飞行。组合的“太空机器人”追逐者和Vespa目标将被脱轨,以在大气层中燃烧。