等離子推進器：新的空間碎片清除技術

通過衛星雙向動量射出去除太空碎片的概念圖。圖片來源：Kazunori Takahashi

地球目前被幾十年來發射到太空的碎片所包圍。這種太空垃圾可能會與衛星發生碰撞，不僅會對航天器造成損害，還會造成更多的碎片。

為了保護安全的空間環境，空間碎片的主動清除或離軌是一項新的技術挑戰。 如果在不久的將來不採取補救行動，將很難維持人類空間活動。 為了解決這個問題，迄今為止已提出了幾種清除和脫軌的方法; 被分類為接觸方法（例如，機械臂，繫繩網，電動繫繩）或非接觸方法（例如，激光，離子束引導），其中非接觸式方法被證明更安全。

離子束管理非接觸式方法使用從衛星射出的等離子束向碎片施加力，從而使其減速，從而使其降落到較低的高度，重新進入地球大氣層並自然燃燒。然而，將等離子束射向碎片會使衛星沿相反方向加速，這使得在碎片和衛星之間保持一致的距離變得困難。

為了安全有效地清除碎片，必須在衛星上安裝兩個推進系統，以噴射雙向等離子束。這樣干擾了衛星系統的集成，需要減少衛星的重量和尺寸。

「如果可以通過單個高功率推進系統進行碎片清除，它將對未來的太空活動具有重要意義，」來自日本東北大學的副教授Kazunori Takahashi說道，與澳大利亞國立大學的同事合作，他正在領導研究移除空間碎片的新技術。

日本和澳大利亞研究小組已經證明，螺旋等離子推進器可以使用單個推進系統產生空間碎片清除操作。 在實驗室實驗中，單個等離子推進器的等離子體羽流的雙向噴射可以通過磁場和氣體注入被精確地控制; 然後測量施加到作為模擬碎片的目標的減速力，同時保持推進器（和衛星）的零合力。 具有單個等離子推進器的系統可以在三種操作模式下操作：衛星的加速; 衛星減速; 和碎片清除。

「螺旋等離子推進器是一種無電極系統，可以在高功率水平下進行長時間的操作。」 Takahashi說：「這一發現與現有解決方案有很大不同，將為未來人類在太空中的可持續的空間活動作出重大貢獻。」

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