NASA的Astrobees被用来测试卫星捕捉翻滚的太空垃圾的可行性

这是一个问题，因为地球轨道正变得越来越拥挤。工程师们想把旧的太空垃圾集中起来，但是他们无法安全地到达它们，尤其是当它们不稳定的时候。欧空局表示，现在有大约30000个“碎片物体”在地球轨道上被追踪--废弃的卫星，废旧的火箭级，在太空中被撞飞的碎片。还可能有90万个较小的轨道碎片--从松动的螺栓到油漆斑点到绝缘体碎片，无所不包。它们可能不到10厘米长，但如果它们以轨道速度撞击，仍然可以摧毁一个健康的卫星。

麻省理工学院航空和航天学副教授Richard Linares说：“随着更多的卫星被发射，我们可能会遇到更多的情况，我们有一颗失效的卫星，占据了一个有价值的轨道。”他是一个名为TumbleDock/ROAM的美国和德国项目的一部分，研究如何将翻滚的卫星聚集起来并使其稳定，以便它们能够脱离轨道，或者在某些情况下，甚至可能被补充燃料或修理。

工程师已经忍受了几十年的轨道碎片，但Linares说情况正在发生变化。首先，卫星技术正变得越来越经济实惠--例如SpaceX，该公司今年到目前为止每周发射40颗卫星。另一方面，他说，这些卫星提供的经济利益--高速互联网、全球定位系统、气候和作物监测以及其他应用--如果撞击的风险不断增加，将会受到威胁。

Linares表示：“我认为在未来几年里，我们将拥有对空间碎片采取行动的技术。而且有经济驱动力，将激励公司去做这件事。”

TumbleDock/ROAM团队刚刚完成了在国际空间站舱内的一系列测试，使用美国宇航局（NASA）的机器人Astrobees来代替翻滚的卫星和被派去捕捉它的“追赶者”航天器。其目的是：找出算法，使“追赶者”能够找到其目标，确定其翻滚速度，并计算出最安全和最有效的方法。

“外面有大量的大型碎片，”麻省理工学院团队的博士生Keenan Albee说。“看看他们中的一些人，如果你的方法不正确，他们的大型太阳能电池板就会随时捶打你。”

研究人员很早就决定，追捕飞行器需要有足够的自主权，以便独自接近一颗失效的卫星。即使是最大的卫星，由于距离太远，地面跟踪站也无法精确地跟踪其姿态。“追赶者”航天器也许配备了导航相机、激光雷达和其他传感器，将需要实时地完成这项工作。

“卫星的翻滚运动可能相当复杂，”该项目的主要研究人员、来自德国航空航天中心（DLR）Roberto Lampariello说：“而如果你想确保你在接近接合点时不会与任何附属物相撞，拥有一种自主的引导方法，我认为是非常有吸引力的。”

Astrobee在空间站的测试表明，至少在原则上是可以做到的。每个Astrobee机器人都是一个立方体，边长约30厘米，配有导航相机、压缩空气推进器和骁龙处理器，很像你在智能手机中找到的东西。在上个月的最新测试中，美国宇航局宇航员Mark Vande Hei将两个Astrobees设置在相隔几米的地方。然后它们从地面上的Albee那里接受指令。他开始试运行，一个机器人翻滚，另一个试图与之会合。在过程中出现了一些故障；Astrobees需要帮助确定它们相对于空间站墙壁的精确位置。但测试的结果是有希望的。

研究人员表示，下一步是确定追赶的航天器如何最好地抓住它的目标，如果它是一块没有对接机制的碎片，这就特别困难。多年来的其他计划涉及大网或激光；TumbleDock/ROAM团队成员说，他们对利用原子之间的范德华力的抓取器很感兴趣，这可以帮助壁虎附着在一个陡峭的表面。

更大的问题是，如何将像这样的实验转化为实际的解决方案，以解决一个日益增长的的问题。低地球轨道已经足够拥挤，时间也足够长，卫星制造商在他们的飞行器上增加了屏蔽装置，空间机构不断扫描天空以防止发生险情。虽然目前只有少数卫星被实际粉碎的情况，但是这个问题已经变得越来越昂贵，而且在某些情况下还很危险。迄今为止，SpaceX已经发射了2000颗Starlink互联网卫星，可能还会发射30000颗，其他公司（如亚马逊）也在竞相追赶。他们看到了该领域的利润。

麻省理工学院的Linares 说，事实上，这就是值得弄清楚太空垃圾问题的原因。他说：“这些轨道有价值是有原因的。公司可能花费数十亿来发射新的卫星--不希望它们受到旧卫星的威胁。”

“如果你的公司从一个轨道带中受益，”他说，“那么你可能最好找人替你清理一下。”

关键词： 科学探索 NASA的Astrobees被用来测试卫星捕捉翻滚的太空