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地球周围的空间是杂乱无章的，来自以前任务和多颗报废卫星产生的碎片对于任何想要定位在近地轨道的新卫星或载人航天器构成了重大的挑战。西弗吉尼亚大学( WVU ) 的研究人员提出了算法驱动的网络以保护航天器和卫星。该大学的一个项目正在研究一种雄心勃勃的解决方案，即基于空间激光的技术，将即将发生碰撞的碎片推到不同的轨道上，远离潜在的危险目标。西弗吉尼亚大学太空系统运行研究实验室主任 Hang Woon Lee设想人工智能驱动的激光器可以机动并协同工作，以快速响应任何大小的碎片。目前美国国家航空航天局（NASA） 每年为 Lee 的快速响应碎片清除研究提供 20 万美元的资金支持，为期三年。Lee评论道:“我们的目标是开发一个可重构的天基激光器网络以及一套算法，这些算法将成为实现这种网络的关键技术，并最大化其效益。”
碰撞警报：激光将碎片推到不同的轨道。
西弗吉尼亚大学的研究人员指出，随着太空空间变得越来越混乱，这个问题变得更加严重。地球的低轨道吸引了新的商业电信系统，例如 SpaceX 的 Starlink，它利用卫星为用户提供宽带互联网。低轨道也是用于天气预报和土地覆盖分析的卫星的所在地，也是深空探索的集结地。Lee说：“物体数量的增加增加了碰撞的风险，危及载人任务，并危及高价值的科学和工业任务。” 现在，太空中的任何碰撞都可能引发所谓的凯斯勒综合症的连锁反应，即高密度的垃圾确保每次碰撞都会引发多次进一步的碰撞，并逐渐升级。
多束激光烧蚀目标
西弗吉尼亚大学的研究人员设想使用天基激光器，通过激光烧蚀来改变目标物体的轨道，蒸发掉部分碎片并产生高速等离子喷流，将碎片推离原有轨道。Lee说：“激光烧蚀和光子压力的过程会导致目标碎片速度的变化，从而最终改变其轨道的大小和形状，这就是使用激光的动机所在。改变碎片轨道的能力可以通过激光网络有效控制，以推动或使空间碎片脱离轨道，从而避免潜在的灾难性事件。”在这种方法中使用激光是因为越来越多地将先进光学技术应用于地面定位和跟踪危险空间碎片，例如使用自适应光学器件和激光导星来帮助地面望远镜在夜空中识别小型人造物体。西弗吉尼亚大学的研究人员面临的挑战在于模拟激光烧蚀过程本身，其中目标物体的复杂形状和方向使得控制结果变得更加困难。
此前北约对于利用地面激光处理中等大小碎片的研究得出结论是如果能够解决理论上的难题，一个适当的装置在十年内是可行的。但是西弗吉尼亚大学的轨道激光器代表了一种新的、可能更通用的方法。Lee指出：“利用多个激光器系统可以为处理碎片创造多次干预机会，并且可以更有效地控制轨迹，几束激光可以以更大的光谱强度同时作用于一个目标，从而改变其轨迹，这是单束激光无法做到的。”
消息来源：https://optics.org/news/14/10/10
