清理太空垃圾，工程师有妙招

力-扭矩表征的典型数值与实验结果。

地球附近的太空空间已垃圾“横行”。据美国国家航空航天局（NASA）称，目前有超过2.7万块垒球大小的太空碎片在绕地球轨道运行，它们的速度高达每小时1.75万英里，足以像炮弹一般摧毁卫星或航天器。为了能向轨道发射更多的火箭和卫星，清理这些太空垃圾已经成为人类的当务之急。

sciencedaily.com网站当地时间10月29日报道，美国犹他大学教授Jake J. Abbott领导的团队在《自然》杂志中阐述了一种用旋转磁铁操纵轨道碎片的方法。在这项技术的帮助下，机器人或可在不接触轨道碎片的情况下，轻松地将太空垃圾移动到衰变的轨道或更遥远的空间，或是修复故障设备以延长它们的寿命。

Abbott介绍：“我们应用旋转磁铁在太空中移动了非磁化金属物体。当金属碎片受到变化磁场作用时，电子会在金属中循环运动。该过程将碎片转化成了一个能产生扭矩和力的电磁铁。由此，工程师就能在不接触碎片的情况下控制它们的去向。”

虽然运用磁流操控太空物体的思路并不新鲜，但Abbott团队发现，以协调方式设置多个磁场源能让物体实现“六度运动”。此前，科学家们只知道如何实现简单的推移运动。Abbott说：“我们想要做的是操纵碎片，而不仅仅是推开它。如果没有这项技术，工程师在用机器人修理失控的太空设备时，很可能会折断机器臂，产生更多太空垃圾。”

新方法还能让科学家操控特别脆弱的物体——机器臂直接夹持可能会造成损坏，而磁铁能对整个物体施加更温和的作用力。为了测试操控效果，Abbott团队使用磁铁移动了水箱中漂浮的塑料筏上的铜球。结果表明，磁铁不仅能使铜球线性运动，还能使它旋转。Abbott表示，这种用磁铁操控非磁性金属物体的原理，不仅适用于清除太空碎片，还有其他方面的潜在应用。他说：“我们有了一种新工具，能以非接触方式对目标物体施加作用力，实现精准对接。但现在，这个想法可以立即用于解决地球附近的太空垃圾问题。NASA花费了大量精力来追踪太空碎片，以避免航空器与其发生碰撞事故。全球各国也都应该重视太空垃圾问题，因为它每天都在恶化。” 

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编译：雷鑫宇 审稿：西莫 责编：陈之涵

期刊来源：《自然》

期刊编号：0028-0836

原文链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2021/10/211029103127.htm

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