北京
随着近地轨道上的太空垃圾数量持续攀升，追踪那些以高速飞行的碎片正变得越来越困难。目前，人类主要依赖地面雷达系统来监测这些威胁，例如美国的"太空围栏"（Space Fence）系统，能够探测到约10厘米大小的碎片。然而，那些小于10厘米的碎片——尽管体积不大，却以每小时约17000英里（约27358公里）的速度飞行，足以对卫星和航天器造成严重损坏——现有的地面监测手段几乎无能为力。 要捕捉这些微小却致命的碎片，科学家需要全新的思路。杜克大学的David Smith博士最近获得了一项NASA创新先进概念（NIAC）第一阶段资助，他的提议十分大胆：在太空中利用机器人组装电磁超材料，构建一个用于远距离太空态势感知的天线系统。 从直觉上看，将用于追踪太空碎片的天线部署到太空中是合乎逻辑的。探测器离目标越近，所需的功率就越低。然而，太空天线长期受制于一个关键限制——运载火箭的整流罩。 传统太空天线都难逃"整流罩的限制"。所谓整流罩，就是现代火箭顶部的鼻锥部分，天线必须能够装进这个有限的空间里。即使是专门设计为可展开结构的天线，也最多只能将直径扩展到100米左右。100米听起来不小，但要想探测到最小的碎片，仍远远不够。真正能胜任这一任务的天线，需要比这大得多。 Smith博士的想法却简单得出奇：既然天线难以塞进整流罩，那为什么不干脆在太空里直接组装它？只要模块化部件能够装进整流罩，并且拥有相应的组装技术——就像拼装高级乐高积木一样——理论上就可以在太空中建造一个尺寸几乎不受限制的天线。 先来看看模块化部件，这正是Smith博士的专长所在。他以电磁超材料研究闻名，曾是制造出世界上第一件功能性"隐形斗篷"的团队成员之一。超材料是一种人工设计的材料，其电磁特性不取决于天然材料属性，而取决于人工结构的几何排列。这意味着它们可以被设计成具有自然界不存在的电磁响应，为天线设计带来革命性的可能。 如果这一概念得以实现，未来的太空态势感知能力将有望覆盖到那些目前难以探测的小尺寸碎片。当然，从概念到实际部署还有很长的路要走，NIAC第一阶段资助正是为了验证这类前瞻性想法的可行性。但这个"在太空建天线"的思路，或许正是应对日益拥挤的近地轨道环境所需要的破局之策。
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