未來職業:太空碎片工程師

Stijn Lemmens 從事着一項與衆不同的清理工作。作爲歐洲航天局(ESA)的高級太空碎片減緩分析師,Lemmens 致力於通過與航天器設計者及更廣泛行業合作,創造不易污染軌道環境的航天任務,對抗太空污染。

儘管將航天器發射進太空的事業備受人們關注,但對於航天器殘骸如何處理的問題卻基本上被忽視了。許多以往的任務並未規劃退出策略。衛星在其壽命終結時並未被推入可重新進入地球大氣層並燃燒的軌道,而只是遺留在軌道上,形成了必須被監控着且有可能需要規避碰撞的太空碎片。“過去 60 年來,我們一直將太空當作無限資源來使用,”Lemmens 表示,“但在過去的十年裡,情況已經相當明瞭,太空並非無盡之源。”

(來源:KATE DEHLER/mittr)

出入軌道的工程設計:減少軌道雜亂——通俗地說,即太空垃圾——的第一步,是設計能夠在任務完成後安全脫離太空的航天器。“作爲一名學生,我曾天真地想,‘這能有多難?’”Lemmens 回憶道。但答案比他預期的要複雜得多。

在 ESA,他與科學家和工程師們合作,針對特定任務設計有效方案。有些方案包括在發射數十年後仍能可靠工作的推進系統;另一些則涉及設計能夠移動航天器以避免與其他衛星及太空碎片碰撞的系統。他們還致力於制定計劃,以確保航天器殘骸能穿越大氣層而不對航空和基礎設施構成重大風險。

規範太空行爲:地球大氣層對衛星產生的阻力最終會使其脫離軌道。國家和國際指導方針建議,衛星在其運行壽命結束時應降低軌道高度,以便它們能重新進入大氣層,實現這一自然清理過程。此前的目標是在最多 25 年內實現這一點;而 Lemmens 及其同行現在建議將時間縮短至五年或更少,這一時限必須從任務規劃和設計之初就予以考慮。

Lemmens 表示,解釋這一政策變更的必要性有時感覺像是佈道,這是他工作中最不喜歡的部分。他說,挑戰在於說服人們不要將浩瀚的太空視爲“無限多的軌道”。如果不做出改變,未來幾十年內太空碎片的數量可能會引發嚴重問題,導致軌道擁擠和碰撞事件增多。

塑造未來:Lemmens 希望他的職位在未來變得不再必要,但目前有大約 11,500 顆衛星和超過 35,000 個太空碎片物體被追蹤,而且還有更多發射計劃,這一願望似乎難以成真。

研究人員正在探索對太空任務運作方式更爲激進的變革。例如,我們將來或許能拆解衛星,並找到在軌道上回收其組件的方法。Lemmens 表示,這樣的方法短期內不太可能實現。但令他感到鼓舞的是,越來越多的航天器設計師開始考慮可持續性:“理想情況下,這將成爲常態,也就是說,它將成爲一種標準的工程實踐,讓你在設計航天器時自然而然地考慮到這一點。”

作者簡介:

埃爾娜·舒茨(Elna Schütz)是駐南非約翰內斯堡的兼職作者。

https://www.technologyreview.com/2024/06/26/1093649/space-debris-engineer-european-space-agency-job-titles-future/