SAE International 國際自動機工程師學會

國際空間站（ISS）的宇航員在空間站上發射了首顆具有太空碎片清除功能的衛星RemoveDEBRIS，它同時也是ISS史上部署過的最大的衛星。這一專門用于測試碎片主動清除（ADR）系統有效性的低軌道衛星，匯集了歐洲、亞洲、非洲與美國各太空機構、航天專家與技術公司的智慧結晶。

太空碎片（俗稱太空垃圾）正逐漸成為地球與太空所面臨的嚴峻問題。歐洲航天局（ESA）的官員表示，太空碎片指的是“地球軌道上或重返大氣層的所有無功能人造物體，包括其殘塊與組件”。如今，太空環境的日益擁擠，使得提供安全服務與執行關鍵任務的衛星遭碎片撞損的可能性不斷增大，并進而危及到乘坐航天飛船升空或重返大氣層的宇航員的生命安全。

美國國家航空航天局（NASA）官員表示：“自進入太空時代以來，太空碎片數量就出現大幅增加的態勢。大部分發射到太空的物體如今仍在地球軌道上運行，這些物體及其副產物對太空與地球都構成了一定威脅?！?/p>

NASA官員進一步表示：“太空里的碎片會互相發生碰撞，進而損壞在軌運行的衛星，并影響地球所接收的衛星服務質量。具體來說，太空中的撞擊很難預測，且非常危險。四處亂飛的碎片會給航天飛船的運行帶來麻煩，而兩個碎片相撞會產生大量快速移動的小碎片。最嚴重的情況是發生連鎖撞擊，最終影響到網絡連接、電子郵件、全球定位系統（GPS）導航以及手機賴以正常工作的航天器。”

NASA 官員表示，將通過RemoveDEBRIS衛星進行“碎片主動清除任務的在軌演示，來驗證關鍵性碎片主動清除技術。這些技術具體包括基于捕網與魚叉的捕獲技術、基于拖曳帆的快速離軌技術、以及采用視覺導航的交會接近探測技術?？傊?，RemoveDEBRIS項目能使無人與載人航天器的飛行安全性大大增加。”（敬請關注SAE International有關太空安全的聲明。）

RemoveDEBRIS衛星是全球為了清除不斷堆積的危險軌道碎片所開展的首批任務之一。今年4月，執行第14次商業補給任務（Commercial Resupply Mission）的SpaceX獵鷹9號火箭從位于弗羅里達州的肯尼迪航天中心（Kennedy Space Center）發射升空，將所搭載的RemoveDEBRIS衛星送至了國際空間站（ISS）。

RemoveDEBRIS由英格蘭薩里衛星技術有限公司（SSTL）建造，該公司是薩里大學（University of Surrey）的一家衍生企業，由空中客車防務及航天公司（Airbus Defence and Space）控股。之后通過位于得克薩斯州韋伯斯特（Webster）的NanoRacks公司所生產的Kaber微型衛星部署器完成部署。

在薩里大學薩里太空中心（Surrey Space Centre）牽頭、歐盟第七框架計劃（Seventh Framework Program）按撥款協議提供部分資金支持的情況下，相關太空公司與研究機構組成了聯合研究組，專門致力于RemoveDEBRIS衛星的設計與開發，成員包括空中客車公司（Airbus）、阿麗亞娜集團（Ariane Group）、法國國家信息與自動化研究所（Inria）；英格蘭SSTL；荷蘭Innovative Solutions In Space公司；瑞士電子與微技術中心（CSEM）以及南非斯泰倫博斯大學（Stellenbosch University）。

RemoveDEBRIS衛星由宇航員通過日本首個載人航天設施——日本希望號實驗艙（JEM）（昵稱為Kibo，即英語中“希望”的意思）發射。JEM是日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）對ISS的第一個貢獻，用于支持日本在軌科研活動的開展。相關官員表示，JEM依托在軌運行的美國實驗艙獲取所需的空氣、電力、數據與冷卻液資源，這為更好地利用太空環境創造了大量機會。

在7月2日訪問JAXA位于筑波科學城（Tsukuba Science City）的總部筑波太空中心（Tsukuba Space Center）時，日本國防部長Itsunori Onodera宣布，將與JAXA合作，共同致力于清理危險太空碎片。Onodera表示：“我們將主動參與到太空監控的工作中來，以更安全地使用太空。我希望在這次JAXA之行的影響下，日本國防部與自衛隊能夠積極參與到太空的開發與利用中來，為確保太空安全盡一份力?！?/p>

RemoveDEBRIS任務將展開四項實驗，其中較大的衛星將釋放兩顆立方星(CubeSat)作為人造目標。實驗將首先測試用魚叉和捕網捕獲在軌物體的技術。另外還將測試一種視覺導航系統，該系統依靠攝像機與激光雷達（LIDAR）技術對主衛星所釋放的立方星展開觀察。最后，RemoveDEBRIS衛星會使用一個巨大拖曳帆，使目標軌道快速衰減，直至最后毀于地球大氣層中。

NanoRacks公司外部有效載荷部經理Conor Brown表示：“RemoveDEBRIS項目展示了一些激動人心的碎片主動清除技術，可能對我們未來的太空碎片管理工作產生重大影響。此外，它也有力證明了小型衛星功能的日趨強大，并肯定了空間站在執行這一規模任務中所扮演的平臺角色?！?/p>

聯盟成員的分工如下：

任務協調與財團內部協調：薩里太空中心（英國）

衛星系統工程：ASF（法國）

平臺與電子：SSTL（英國）

魚叉：空客（英國）

捕網：空客（德國）

視覺導航技術：CSEM（瑞士）/ INRIA/空客（法國圖盧茲）

立方星分配器：太空創新解決方案公司（Innovative solutions in space，荷蘭）

目標立方星：薩里太空中心（英國）/STE

拖曳帆：薩里太空中心（英國）

RemoveDEBRIS項目中來自薩里太空中心的研究人員有：G.Aglietti教授、C. Underwood教授與C. Bridges博士。此外，Simon Fellowes為RemoveDebris聯盟的總負責人。

RemoveDebris衛星的發射過程如下：

RemoveDebris平臺被裝入專門盒子中運送至國際空間站。

宇航員打開盒子，并將平臺安裝在滑臺上。

滑臺進入國際空間站日本實驗艙，實驗艙中的特殊機械臂抓住平臺，并將其移至ISS之外。

機械臂沿特定方向釋放平臺，任務開始。

1961年至2017年4月共記錄有290起在軌航天器解體事件，其中大部分事件與衛星及火箭上面級爆炸相關，而偶然或故意的相撞事件只占到不到10起。（圖片來源：ESA/ID&Sense / ONiRiXEL）

平臺部署完畢后，任務就正式開始了。初始階段測試涉及RemoveDebris衛星所搭載的一對立方星。首先，第一顆立方星（命名為DebrisSat1號）上會部署一個充氣氣球，實驗將根據RemoveDEBRIS 發射捕網捕獲氣球的情況來測試RemoveDebris衛星的碎片捕獲功能。該實驗完畢后，將部署第二顆立方星（命名為DebrisSat2號，即DS2），而RemoveDebris衛星將依靠視覺導航（VBN）系統對釋放后的DS2進行動態追蹤。以上信息由VPT的一位工程師介紹。

VPT是?？齐娮涌萍技瘓F（HEICO Electronic Technologies Group）下屬公司，主要面向航空電子、軍事、太空與工業領域提供電源轉換解決方案，在弗吉尼亞州黑堡與華盛頓州博塞爾市設有辦事處。

在這些測試結束后，RemoveDEBRIS還將測試魚叉刺穿目標并在其中纏繞的能力。最后，RemoveDEBRIS衛星將釋放一個功能類似于空氣制動器的充氣拖曳帆，實現目標的安全離軌。VPT公司的工程師表示，RemoveDEBRIS衛星會在重返地球大氣層時自動焚毀，“并且是被完全燒毀。VPT公司很榮幸能為清除有害太空碎片的重要任務盡一份力，并對該任務及未來相關任務的開展拭目以待。”

位于德國達姆施塔特的ESA歐洲航天飛行控制中心（ESOC）太空殘骸管理辦公室提供了以下太空碎片數據（數據確認更新至2017年1月）：

自1957年太空時代開啟以來，全球火箭發射總次數約達5250次

自1957年以來，火箭成功發射的地球衛星總數約達7500顆

目前太空中仍存在的地球衛星約達4300顆

目前仍在運行的地球衛星約達1200顆

美國空間監視網絡（US Space Surveillance Network）定期追蹤并歸檔的碎片數量達到約23000個

預計產生碎片的解體、爆炸與碰撞事件總數達到290個以上

軌道碎片總質量約達7500噸

統計模型所預測的在軌碎片數量：

直徑大于10厘米的太空碎片有29000個

直徑在1厘米至10厘米之間的太空碎片有75萬個

直徑在1毫米至1厘米之間的太空碎片有1億6600萬個