每次火箭發射都會將無法回收的寶貴材料送入天空。同時，它們釋放大量溫室氣體和化學物質，破壞臭氧層。 12 月 1 日發表在 Cell Press 期刊《Chem Circularity》上的一篇新文章探討瞭如何將減少、再利用和回收等熟悉的概念融入到衛星和軌道航天器報廢維修的設計中。
“隨著太空活動的加速，從大型衛星星座到未來的月球和火星任務。我們必須確保探索不會重複在地球上犯下的錯誤，”薩里大學的資深作者、化學工程師金旋說。 “太空真正可持續的未來始於技術、材料和系統的協同工作。”
不斷增加的碎片和廢棄衛星問題
環境破壞在發射後很長時間內仍在持續。大多數航天器和衛星從未被回收。這意味著當任務結束時，許多材料將永久丟失。許多較舊的衛星已被移入“墓地軌道”，而其他衛星則被證明是漂浮的軌道碎片，可能會破壞正常系統的功能。
作者認為這種方法不能繼續下去。隨著私人太空任務的興起尤其如此。他們強調需要節省圓形空間。這是一個在創建材料和設備時考慮到再利用、維修和回收的模型。他們還指出，個人電子產品和汽車製造等行業也採用了類似的概念，並取得了巨大成功。
“我們的動機是將關於圓形的討論帶入太空領域。這是早就應該的了，”宣說。 “循環經濟思維正在改變地球上的材料和製造業。但它很少應用於衛星、火箭或太空棲息地。”
3R 在航天器、衛星和空間站中的應用。
該團隊表示，循環空間經濟的基礎在於三個R：減少、再利用和回收。減少浪費首先要建造使用壽命更長且更容易在太空中改裝的衛星和航天器。他們還建議將空間站變成一個多功能中心，航天器可以在那裡加油。進行維修甚至生產新部件這可以減少所需的排放量。
作者補充說，將航天器和空間站安全帶回地球進行再利用將需要更好的回收系統。這包括降落傘和安全氣囊等技術。他們指出，由於極端溫度和輻射，太空設備會遭受嚴重磨損。因此，任何打算重複使用的零件都必須經過嚴格的安全檢查。
回收軌道碎片並利用先進技術實現更安全的太空操作。
研究人員還推薦了新的努力。例如，在軌道碎片收集中，使用機械臂或網來收集碎片，以便將其回收。它還將有助於防止產生更多碎片的碰撞。
數據驅動工具將在這一轉變中發揮關鍵作用。作者表示，從航天器收集的數據可以指導設計改進並有助於限制浪費。雖然模擬工具可能會減少昂貴的物理測試的需要，但他們補充說，人工智能係統可以幫助航天器和衛星實時避開危險的碎片。
通過創新和全球合作改變整個空間系統。
作者強調，循環航天經濟代表了航天部門運作方式的重大轉變。不能只關注單個硬件，而必須一次性考慮整個系統。從所使用的材料到航天器如何使用和退役。
“我們需要在各個層面進行創新。從可以在軌道上重複使用或回收的材料，到可以升級而不是丟棄的模塊化航天器，到跟踪太空硬件壽命的數據系統，”宣說。
“但同樣重要的是，我們需要國際合作和政策框架來促進地球以外的再利用和回收。下一階段是將化學、設計和治理聯繫起來。將可持續性轉變為太空的默認模式。”
這項研究得到了英國工程和物理科學研究委員會、Leverhulme Trust 和薩里-阿德萊德合作基金的支持。
