人工智能驱动的激光器 太空碎片的现代解决方案

地球低轨道正被太空垃圾所填满，这些垃圾对太空资产构成了威胁。为了应对这一问题，西弗吉尼亚大学正在进行一项新的研究。该研究探讨了一个重要的问题：能否使用人工智能驱动的太空激光器来调整太空碎片的方向，从而降低碰撞风险？

在地球周围，大量的人造碎片正在不断积聚，包括已经失效的卫星。这些碎片的存在使得载人和无人太空资产面临更高的碰撞风险。为了防止这些潜在的碰撞，西弗吉尼亚大学空间系统运行研究实验室的主任李恒文提出了一种解决方案：在太空平台上安装多个由人工智能驱动的激光器阵列。这些激光器可以机动协作，对任何大小的碎片做出快速反应，将其从可能与卫星或空间站发生碰撞的轨道上清除。

这项研究得到了美国国家航空航天局（NASA）的支持。NASA每年为李的快速反应碎片清除研究提供20万美元的资助，为期长达三年。李恒文教授是西弗吉尼亚大学本杰明-M-斯塔特勒工程与矿产资源学院机械与航空航天工程的助理教授，他因这一潜在的突破性研究而获得了NASA著名的“早期职业教师奖”。

研究小组目前正在验证他们提出的运行激光系统的算法是否是一个有效的、具有成本效益的解决方案。这项工作的进展令人鼓舞。如果研究取得成效，太空激光器的协调网络将有能力将遍布地球轨道并对航天器和卫星构成威胁的碎片从潜在的碰撞轨道上引开。这对于确保太空资产的安全和减少潜在的碰撞风险具有重要意义。面对太空碎片挑战的革新方案

随着太空环境的日益复杂，太空碎片带来的风险日益增大。从自然物体如微流星体与人造物体如运载火箭残骸的碰撞中产生的碎片，都可能具有穿透观测或通信卫星甚至国际空间站的潜在能力。尤其对于地球低轨道区域，这里不仅吸引了像SpaceX的Starlink这样的商业电信系统，还是天气预报和土地覆盖分析卫星的家园，以及深空探索的中转站。这种环境的复杂性使得对太空碎片的管理变得至关重要。

面对这一严峻挑战，李提出了一种创新的解决方案。他提到：“随着太空物体数量的增加，碰撞的风险也在增大，这不仅威胁到载人任务，也威胁到高价值的科学和工业任务。”他进一步强调，如果不加以控制，太空碰撞可能会引发所谓的“凯斯勒综合症”，引发连锁反应，使太空环境变得不可持续，充满风险。

与其他研究者的技术相比，李的方法具有显著的优势。许多技术如钩子、鱼叉、网和清扫器等主要适用于处理大型碎片。李的方法能够处理几乎任何大小的碎片，这无疑大大提高了处理太空碎片的效率和效果。

李的团队正在开发一种算法套件，该套件不仅可以应用于安装在大型卫星上的激光器，还可以为专用平台上的激光器提供动力。这种算法将使得激光器网络能够自行做出决策，独立执行操作并设定优先级。这意味着系统可以实时地决定哪些激光组合应该瞄准哪些碎片，同时确保所有的操作轨迹安全无误，不会发生碰撞。

这一技术的研发对于维护太空环境的可持续性至关重要。随着更多的商业和工业任务进入太空，对太空资源的管理和保护变得日益重要。李和他的团队正在开发的这一系统，不仅有助于减少太空碰撞的风险，还有助于确保未来的太空活动能够安全、有效地进行。当一束激光击中太空碎片时，它并不会将碎片摧毁，相反，激光的力量会将碎片推向一个新的轨道，这一过程主要是通过激光烧蚀实现的。激光束的能量会瞬间汽化一小部分碎片，产生高速的等离子体羽流，这股力量将碎片从原有轨道上推开。

激光烧蚀和光子压力的影响会让目标碎片的速度发生变化，最终改变其轨道的形状和大小。这正是利用激光技术的关键所在。通过构建一个激光器网络，我们可以对碎片的轨道变化进行精准控制，使其移动或脱离轨道，从而避免潜在的灾难性碰撞事件。李解释道。

利用多个激光器组成的系统，我们可以创造更多的机会与碎片接触，从而更有效地控制它们的轨道。多个激光器可以在更广泛的强度范围内同时作用于同一目标，以单一激光器无法实现的方式改变其轨迹。

李将与TMC技术公司的首席系统工程师Scott Zemerick合作，在“数字孪生环境”中验证整个项目中所有的模型和算法。这一验证过程将确保我们的产品能够适用于飞行软件。他们将在模拟环境中重现激光与碎片交互的复杂过程，以确保我们的技术和策略在实际应用中的有效性和安全性。这项研究不仅有助于保护太空环境，也为我们提供了清除潜在威胁的新方法。