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NASA教你如何“摘”星星

2013-04-29Lily

发明与创新·中学生 2013年7期
关键词:美国宇航局小行星宇航员

Lily

夜空中,一颗小行星正靠近地球。此时,一架无人航天器展开环状太阳能板,向小行星驶去。不一会儿,正对小行星的无人航天器一端的舱盖脱离,向外释放出一张巨网,通过激光定位对准小行星,将其笼罩其中。一颗小行星就这样被地球安排的“捕捉器”收入囊中。随后,无人航天器通过变轨将小行星带到指定地点。

得知无人航天器已成功捕获小行星后,地面指挥中心将载有宇航员的航天器发射升空,在预计轨道与无人航天器会合。之后,两个航天器进行对接,宇航员们出舱对捕获的小行星进行拍照、采样等科学研究。成功采集相关样本后,宇航员们带着小行星样品返回太空舱。

这一系列场景不久前出现在美国宇航局(NASA)主页的一个模拟动画中。用无人航天器“捕捉”星星,听起来像是“天方夜谭”,但它确实是美国宇航局准备付诸实践的计划。

计划起源

捕捉小行星的计划基于加州理工学院凯克研究所于2012年4月发布的一篇题为“小行星捕获可行性研究”报告。该报告称,人類可通过机械设备捕获一颗重约500吨、直径约7.6米的近地小行星,并将其拖拽到绕月轨道,整个任务耗资预计26亿美元左右。在近月轨道放置一颗近地小行星,将为人类探索太空提供一种全新的独特体验,倘若成功,对人类天文航天事业将产生重大意义。

报告指出,此项任务的目标应是一颗含有水和其他挥发物质的碳质小行星。捕获、拖拽,然后载人探测,这一系列过程将为人类登陆其他近地小行星及载人探访小行星提供直接经验。

美国宇航局研究人员指出,开发小行星的想法早在100多年前就已经提出,只不过直到现在相应的技术才成熟。

计划风险

论及捕获小行星计划的风险,加州理工学院凯克研究所项目成员保罗·蒂莫塔基斯表示,捕获整颗小行星,然后将其拖拽到月球附近的计划可谓史无前例,必将面临严峻挑战。例如,目标小行星会自转,无人航天器将其捕获后,应使其停止转动,然后才谈得上成功拖拽。

蒂莫塔基斯指出,科学家将通过推进器提供反作用力的方式,对目标小行星实施“停转”。

此外,将小行星捕获后,无人航天器的质量势必增加,从而使推进、导航等任务的难度增大。除精确导航外,科学家还必须对这颗小行星精挑细选,确保它即便在导航失灵的情况下撞向地球,也不会对人类造成危害。除以上几点,尽快启动对目标小行星的搜索也至关重要,因为在浩瀚的深空中辨认出一颗直径7米多的小行星并非易事。

对于此项史无前例的计划,美国宇航局局长博尔登满怀憧憬:“捕获小行星意味着人类能够更好地保护自己的家园。”

不过,一些美国媒体对该项计划表示担忧:虽然总统奥巴马已将捕获小行星的计划列入财政预算,但这只是整个项目启动的一个符号。当前,全球经济形势让奥巴马政府不得不慎重考虑财政支出的重点。如果随后的资金链断裂,人类首次捕捉天体的行动仍然只会停留在梦想阶段。

计划揭秘

美国宇航局公布的有关捕获小行星计划的资料显示,该局将在一枚“阿特拉斯5”火箭上加装一个无人航天器来捕捉小行星。

该航天器同火箭分离后,会张开两个太阳能板,此时整个无人航天器宽35.7米。一旦靠近目标小行星,该航天器就会释放出一个直径约15.2米的网袋,利用束带包裹住这块旋转着的小行星。此后,火箭将使用约300公斤燃料开启助推器,将小行星推离原有轨道,带入近月轨道,整个过程耗时约2.2年。

按照美国宇航局的设想,未来进行太空探索的宇航员可以把这颗小行星当成中转站。

经科研分析,若要成功捕获小行星,需要满足三个条件:首先要能找到一个满足重量、大小等条件的近地小行星。最理想的目标是一颗中等大小(直径7米左右、重约500吨)的小行星。与此同时,该小行星上需要有100吨水、90吨金属和200吨硅酸盐。其次,要准备一套足够强大的太阳能电动推进系统,以便将小行星带离原有轨道。最后,要能在2020年安排相关人员对这颗小行星进行勘探和开采。

对于实施这项计划的目的,参议员比尔·尼尔森表示:“捕获小行星的计划只是大型项目的一部分,我们希望能够通过将采集小行星矿石与进行科研相结合,为人类前往火星开辟一条道路。”

也有媒体猜测,美国希望通过捕获小行星的计划为国际空间合作创造新的可能,并为新的技术工业提供可能。此外,这项计划还能为保护地球做出贡献:如果小行星撞击地球,人类将有能力实施拦截。

不论出于何种目的,NASA的这项计划都将表明,人类摘取天上的星星已不再是幻想。

链接:

NASA科技飞入寻常百姓家

净化地下水:NASA曾开发过一套名为零价铁乳化(简称EZVI)的方案,用于解决美国的工业污染。该方案可以中和排入土壤中的化学毒素,而且全过程产生的副产物只有一种无毒的烃,这种烃会渗入地下水而消失无踪。

除油细菌:Micro-Bac International公司曾通过与NASA签订合同研制出一种细菌,这种细菌的工作原理在于破坏油中的特定组成部分,可用于对环境污染物的处置。

纳米技术发型产品:NASA曾研究过陶瓷涂层对癌症药物的作用,这项研究启发了Farouk Systems公司创始人法罗可·沙米将此项技术用在他的烫发产品中。沙米发现,使用陶瓷涂层技术生产出的产品在加热时会释放阴离子,而阴离子已被证明对卷发大有益处。

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