中國(guó)計(jì)劃建造太空保潔員用激光***清理軌道碎片

面對(duì)日益嚴(yán)重的太空垃圾威脅，來(lái)自歐洲、美國(guó)、俄羅斯等地區(qū)航天機(jī)構(gòu)提出過(guò)一個(gè)又一個(gè)的清理方案：張網(wǎng)抓捕、磁吸線纜、叉擊、機(jī)械臂甚至是地面激光照射，這些方案里有不怎么實(shí)際，也不怎么有效的，它們中更多的還留在建造或是理論模擬階段。今年中國(guó)也加入到了這個(gè)行列，研究人員提出的是一個(gè)綜合性的方案：激光空間站。3參數(shù)調(diào)節(jié)參數(shù)中需調(diào)節(jié)的是：速度，功率，頻率速度：1——2000mm/s（根據(jù)打標(biāo)效果調(diào)節(jié)，打深度，打黑速度調(diào)慢）功率：1%——100%（功率百分比越大，打標(biāo)深度越深）頻率:20——100KHz(小頻率打深度)。

西安工程大學(xué)的一批研究人員成功模擬了在軌激光空間站清理10cm以內(nèi)小碎片的過(guò)程，通過(guò)在兩分鐘內(nèi)對(duì)準(zhǔn)碎片持續(xù)發(fā)射20次/秒的激光脈沖，可改變它沖擊其他或空間站的軌道，或是直接把它打入大氣層燃燒掉。與該模擬有關(guān)的***已經(jīng)在一期Optik光學(xué)期刊上發(fā)表，不過(guò)中國(guó)對(duì)于太空激光的沉迷早就開(kāi)始了。4、樓宇外墻的清洗隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的摩天大樓被建立起來(lái)，大樓外墻的清潔問(wèn)題日益凸現(xiàn)，它可以對(duì)各種石材、金屬、玻璃上的各種污染物進(jìn)行有效清洗，且比常規(guī)清洗效率高很多倍。

雖然一直都有擔(dān)憂的聲音，比如害怕中國(guó)會(huì)把激光當(dāng)作是攻擊其他***或空間站的，但現(xiàn)在國(guó)際空間站已經(jīng)要面對(duì)每天200個(gè)碎片碰撞可能的威脅，在它里面工作生活的航天員都已被要求做好隨時(shí)棄站的準(zhǔn)備，任何有可能改善現(xiàn)狀的手段都值得一試。是高科技的產(chǎn)物，其產(chǎn)生又推動(dòng)了科學(xué)研究的深入發(fā)展，并開(kāi)拓出許多新的學(xué)科領(lǐng)域，如非線性光學(xué)、激光光譜學(xué)、激光化學(xué)、激光生物學(xué)等。不然電影《Gr***ity》中一波碎片滅隊(duì)的事故在現(xiàn)實(shí)中上演，遭受損失的就不止一個(gè)***了。

激光清洗技術(shù)原理及我國(guó)激光清洗發(fā)展現(xiàn)狀

是結(jié)合了化/光分解、光剝離、光震動(dòng)三種機(jī)理的一種清洗方式，跟傳統(tǒng)清洗有很大的區(qū)別，本文簡(jiǎn)單介紹激光清洗的原理以及我國(guó)激光清洗的發(fā)展現(xiàn)狀。

激光清洗具有無(wú)研磨、非接觸、低熱效應(yīng)和適用于各種材質(zhì)的物體等清洗特點(diǎn)，被認(rèn)為是、解決辦法。 傳統(tǒng)清洗工業(yè)設(shè)備有各種各樣的清洗方式，多是利用化學(xué)藥劑和機(jī)械方法進(jìn)行清洗。在我國(guó)環(huán)境保護(hù)***要求越來(lái)越嚴(yán)格、人們環(huán)保和安全意識(shí)日益增強(qiáng)的今天，工業(yè)生產(chǎn)清洗中可以使用的化學(xué)***種類(lèi)將變得越來(lái)越少。如何尋找更清潔，且不具損傷性的清洗方式是我們不得不考慮的問(wèn)題。4、激光切割機(jī)速度快：切割速度可達(dá)10m/min***噠***速度可達(dá)30m/min比線切割的速度快很多。而激光清洗具有無(wú)研磨、非接觸、低熱效應(yīng)和適用于各種材質(zhì)的物體等清洗特點(diǎn)，被認(rèn)為是、的解決辦法。 在工件表面污染物中，工件表面附著物與表面之間的結(jié)合主要是由于存在以下各種力：共價(jià)鍵、雙偶極子、毛細(xì)作用、氫鍵、吸附力和靜電力等。其中毛細(xì)力、吸附力和靜電力是***難***的，激光清洗技術(shù)就是要克服這幾種力。

這些吸附力要比重力大很多（有幾個(gè)數(shù)量級(jí)），并且與粒子直徑d有關(guān)系，吸附力隨著粒子半徑減小呈現(xiàn)很慢的線性衰減趨勢(shì)，而粒子質(zhì)量m與直徑的三次方成正比，由牛頓定律可知F=ma，當(dāng)粒子尺寸變小時(shí)，吸附力所提供的加速度迅速增大。所以，尺寸越小的粒子，清除起來(lái)所需的加速度就越大，這就是常規(guī)的清洗技術(shù)為什么難以清除直徑很小的物體表面附著物。 由于物體表面附著物的成分和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，激光與之作用的機(jī)理也各不相同，用于對(duì)此作解釋***常用的理論模型有以下幾種： 1、化/光分解 激光器產(chǎn)生的激光，經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)的聚光可以實(shí)現(xiàn)能量的高度集中，聚焦后的激光束在焦點(diǎn)附近可產(chǎn)生幾千度甚至幾萬(wàn)度的高溫，使物體表面附著物瞬間氣化或分解。 2、光剝離 通過(guò)激光的作用使物體表面附著物受熱膨脹，當(dāng)物體表面附著物的膨脹力大于其與基體之間的吸附力時(shí)，物體表面附著物便會(huì)從物體的表面脫離。 3、光振動(dòng) 利用較高頻率和功率的脈沖激光沖擊物體的表面，在物體表面產(chǎn)生超聲波，超聲波在沖擊中下層硬表面以后返回，與入射聲波發(fā)生干涉，從而產(chǎn)生高能共振波，使污垢發(fā)生微小爆裂、粉碎、脫離基體物質(zhì)表面，當(dāng)物體與表面附著物對(duì)激光束的吸收系數(shù)差別不大，或者表面附著物受熱后會(huì)產(chǎn)生***物質(zhì)等情況時(shí)，可以選用這種清洗手段。激光清洗輪胎模具的技術(shù)已經(jīng)大量在歐美的輪胎工業(yè)中被采用，雖然初期***成本較高，但可在節(jié)省待機(jī)時(shí)間、避免模具損壞、工作安全及節(jié)省原材料上所獲得的收益迅速得到回收。 目前，激光清洗設(shè)備的結(jié)構(gòu)并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，需要根據(jù)實(shí)際的清洗方法、基材和污物的種類(lèi)、清洗要求的效果等因素來(lái)決定，但是，它們?cè)谝恍┗镜慕Y(jié)構(gòu)上還是大致相同的，主要包括激光器、移動(dòng)平臺(tái)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、半/自動(dòng)控制操作系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)等部分。 激光清洗技術(shù)的國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀 激光清洗技術(shù)研究起步于20世紀(jì)80年代中期，但直到20世紀(jì)90年代初期才真正步入工業(yè)生產(chǎn)中，在許多場(chǎng)合逐步取代傳統(tǒng)清洗方法。 國(guó)外激光清洗的去污范圍非常廣泛，從厚銹層到激光表面微細(xì)顆粒都可以去除，在去污中涉及激光清洗實(shí)驗(yàn)所使用的設(shè)備種類(lèi)也比較多，所用激光器的波長(zhǎng)范圍廣，但激光清洗技術(shù)的發(fā)展不平衡，有些已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，有的還處于實(shí)驗(yàn)室階段。 激光清洗技術(shù)的前景預(yù)測(cè) 激光清洗技術(shù)的出現(xiàn)，開(kāi)辟了激光技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用的新領(lǐng)域，它在微電子、建筑、***站、汽車(chē)制造，保護(hù)等領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)方興未艾，應(yīng)用市場(chǎng)前景廣闊，我國(guó)在大型件激光加工技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用已初具規(guī)模，在鋼鐵除銹和模具去污方面的應(yīng)用還是空白，而激光清洗技術(shù)在汽車(chē)制造、建筑等領(lǐng)域的市場(chǎng)仍在開(kāi)發(fā)之中。 目前雖然還難以詳細(xì)估計(jì)激光清洗技術(shù)的應(yīng)用市場(chǎng)份額，但上述領(lǐng)域不少屬于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，激光清洗技術(shù)添入其中后，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是十分可觀的，利用我國(guó)現(xiàn)有的激光技術(shù)條件，開(kāi)發(fā)配套的激光清洗設(shè)備，并使其在短時(shí)間內(nèi)實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化、是完全可能的，對(duì)推動(dòng)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展本身亦具有重要意義。

我公司現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出多種激光清洗機(jī)被廣泛應(yīng)用微電子、建筑、***站、汽車(chē)制造，保護(hù)等領(lǐng)域。公司免費(fèi)打樣免費(fèi)提供技術(shù)方案歡迎前來(lái)考察。

激光清洗優(yōu)越性

在歐洲激光清洗系統(tǒng)早已應(yīng)用在航空工業(yè)中。飛機(jī)的表面過(guò)一定時(shí)間后要重新噴漆，但是噴漆之前需要將原來(lái)的舊漆完全除去。利用激光清洗方式，由于激光可利用光纖來(lái)傳輸，因此在使用上深具彈性。傳統(tǒng)的機(jī)械清除油漆法容易對(duì)飛機(jī)的金屬表面造成損傷，給安全飛行帶來(lái)隱患。如采用多個(gè)激光清洗系統(tǒng)，可在兩天之內(nèi)將一架A320空中客車(chē)表面的漆層完全除掉，且不會(huì)損傷到金屬表面。

2.樓宇外墻的清洗

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的摩天大樓被建立起來(lái)，大樓外墻的清潔問(wèn)題日益凸現(xiàn)，激光清洗系統(tǒng)通過(guò)光纖對(duì)建筑物外墻的清洗提供了很好的解決方法，它可以對(duì)各種石材、金屬、玻璃上的各種污染物進(jìn)行有效清洗，且比常規(guī)清洗效率高很多倍。但由于光纖激光器在價(jià)格方面要遠(yuǎn)高于CO2和YAG激光，因而在一定程度上制約了它的普及。還可以對(duì)建筑物的各種石材上的黑斑、***進(jìn)行清除。

3.電子工業(yè)中的清洗

電子工業(yè)使用激光去除氧化物：電子工業(yè)需要高精度地去污，特別適合采用激光去氧化物。在電路板焊接前，元件針腳必須徹底去氧化物以保證好的電接觸，在去污過(guò)程中還不能損壞針腳。激光打標(biāo)機(jī)的功率：在參數(shù)設(shè)置中，功率是按百分比進(jìn)行調(diào)節(jié)的，從0％到100％的輸出功率可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。激光清洗可以滿足使用要求，且效率很高，一個(gè)針腳只需照射一次激光。