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  • 国际空间站怎样“充电”?当空间站遇上太空垃圾,怎么办?

    你或许知道,如今有六个人生活在距地球表面330-435千米(即205-270英里)的地方。这个暂住地名为国际空间站。国际空间站简称ISS(International Space Station),是迄今为止最昂贵(价值超过一千亿)的人类建造物。

    建造并组合所有的飞船部件一直都是非常复杂精细的工作(还非常昂贵!),需要许多国家共同努力,包括美国,俄罗斯,加拿大,日本和其他一些欧洲国家。不言而喻,它是人类迄今为止掌握的最先进的太空工程和科技。

    国际空间站怎样“充电”?当空间站遇上太空垃圾,怎么办?

    国际空间站(ISS)。图片来源:Andrey Armyagov / Fotolia

    太阳能电池阵列:国际空间站的能量来源

    在太空中运行的国际空间站显然是没有 “插电”的地方以维持自身运行的。太空中唯一的能量来源,就是太阳的能量,国际空间站也完全依赖于它。简单来说,在过去的十八年又一个月零30天(截至撰写此文章时)里,国际空间站依托者太阳能来维持绕地飞行。

    在国际空间站上,使其能够利用太阳能的最重要设备部件就是太阳能板。国际空间站有4个大型太阳能电池板(共有8个太阳能电池板);两个位于国际空间站两侧,安装在中央桁架结构上。在国际空间站的任何图像中,太阳能电池板实际上是最具特色的组成部分,如图所示:

    国际空间站怎样“充电”?当空间站遇上太空垃圾,怎么办?

    注意这4片大型板和8个太阳能电池板。(图片来源:NASA/Wikipedia.org)

    这4组太阳能电池板产生84-120千瓦的电力——这比空间站在任何给定时间的实际运行和任务要求(如机载实验、研究)中所需的电力都要多。从这个角度来看,国际空间站产生的电力足以为40个家庭供电!

    由于ISS需要电力运行,并且处于地球表面几百公里处,太阳能电池阵列是国际空间站不可或缺的资产。休斯顿的地面支援人员和国际空间站上的宇航员都无法承受这些阵列的损坏。

    国际空间站怎样“充电”?当空间站遇上太空垃圾,怎么办?

    不幸的是,下地球轨道(国际空间站轨道)区域却充满了太空碎片,不是吗?

    太空碎片带来的威胁

    太空碎片---或者说太空垃圾,如果你想这么称呼它的话---真的是个坏消息,因为它会对它撞击的任何物体或卫星造成灾难性的结构破坏。2013年的电影《地心引力》(Gravity)就是讲这个的——太空垃圾撞击人造卫星,造成巨大破坏!

    国际空间站怎样“充电”?当空间站遇上太空垃圾,怎么办?

    美国宇航局公开的太空垃圾照片,展现了地球周围的太空垃圾

    太空碎片对国际空间站和任何其他在近地轨道上运行的人造卫星构成了巨大的风险。随着全球每年卫星发射数量的指数增长,太空垃圾的问题只会变得更加严重。

    那么,如果国际空间站的太阳能电池板被太空碎片击中会发生什么?

    国际空间站太阳能电池板和太空碎片

    国际空间站上的太阳能电池板相当大,长112英尺,宽39英尺(34×11.9米)。考虑到它们的尺寸,要太空碎片撞击国际空间站上的大型太阳能电池板并不是那么困难。事实上,这种事经常发生!

    国际空间站怎样“充电”?当空间站遇上太空垃圾,怎么办?

    是的,国际空间站或多或少都会受到非常小的颗粒(太空垃圾)的撞击。然而,这些粒子对阵列造成的损害取决于前者的大小。幸运的是,撞击国际空间站的大部分物质都很小,通常不到一毫米。

    因此,它不会对阵列造成太大的损坏,这是个好消息!

    国际空间站怎样“充电”?当空间站遇上太空垃圾,怎么办?

    国际空间站上受损的P64B太阳能电池板。(图片来源:美国宇航局)

    然而,假设地说,如果像砖头一样大的东西猛击到阵列中,损害的程度可能在“非常严重”到“灾难性”区间内的任何地方。

    由于在较低的地球轨道上空间碎片的体积太大,要想避免被空间碎片击中,没有多少办法。太空科学家和研究人员都知道这一点,所以他们仔细监测太阳能电池板的性能(在被飞来的碎片击中之前和之后),并据此做出计划。

    国际空间站怎样“充电”?当空间站遇上太空垃圾,怎么办?

    撞击是不可避免的,也不可能完全避免。因此,地面支持人员提前预测了太阳能电池板的退化速度,并使其具有足够大的尺寸,以便在未来很长一段时间内保持运行并为国际空间站供电。

    参考资料

    1.Wikipedia百科全书

    2.天文学名词

    3.

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