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逍遥摘要:这似乎是一个悖论,欧空局(ESA)工程师为了清理太空碎片而一直在炸毁电池。在法国原子能和替代能源委员会(CEA)测试掩体的一系列严重“滥用”测试中,为太空卫星设计的锂离子电池受到“折磨”,作为清洁空间计划三年项目的一部分,以更好地了解灾难性电池故障并防止废弃航天器中的电池爆炸。

欧空局通过炸毁电池测试来对抗太空碎片

太空碎片是威胁我们在地球轨道运行的能力的一个主要问题,制造此类碎片的关键因素之一是安装在现已不存在的卫星中的电池。根据欧空局电力系统工程师François Bausier的说法,已有超过250个已知的卫星爆炸,其中大约10个是由电池引起的。

欧空局通过炸毁电池测试来对抗太空碎片

问题是电池通过电化学反应发电,旧电池,特别是旧设计,如果它们受到过度应力或冲击等就会爆炸。如果电池爆炸,它可以摧毁卫星,将其送入新的轨道,或者直接排出粒子,虽然很小,但是当它们以高超音速行进时会危及其他航天器。虽然锂离子电池比其他电池更安全,但它们并不百分百安全。

欧空局通过炸毁电池测试来对抗太空碎片

“目前从未观察到太空中的锂离子电池在飞行中会破裂,但如果受到热、电或机械滥用,它们可能会爆炸,”Bausier说。“因此,我们已经让他们受到极端恶劣的条件来模拟一旦太空任务结束并且卫星在轨道上漂移,电池会遇到什么。”

对各种类型的电池进行了200多次破坏测试,包括电池和多电池模块。这些电池中的一些是新的,其他电池被反复充电和放电以人工老化它们。此外,测试还包括其他组件,包括内部断路器和通风系统。这些测试是在惰性气体条件下进行的,以模拟太空的真空。但欧空局表示,卫星本身通常提供各种形式的氧化剂,可以支持破坏性反应。

欧空局通过炸毁电池测试来对抗太空碎片

测试有多种形式。这些包括短路电池以模拟电路和结构故障,过度充电,过热和过度放电,以确定这是否可以使电池“被动”或更安全。

“另一种滥用方法是模拟微流星体或空间碎片物的撞击,”Bausier表示。“轨道速度可能超过20 km / s。我们无法在地面上达到这个速度,因此[我们]决定使用更大的子弹--8 mm而不是0.8 mm。使用这种配置,相同的总能量已实现。”

欧空局通过炸毁电池测试来对抗太空碎片

根据这些测试,欧空局建议退役卫星上的电池应在退役前完全放电并与太阳能电池板断开,并且应配置以使电池尽可能保持均匀的温度。此外,新电池应更好地设计用于处理太空条件和为避免爆炸而建造的卫星。

欧空局通过炸毁电池测试来对抗太空碎片

根据国际规定,在低于200公里(125英里)的轨道下运行的退役航天器必须设计成在停用后25年内脱轨,并且必须保持关闭直至重新进入。

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