空间碎片和空间碎片的危害？失去控制的空间碎片，会不会使太空航行成为不可能

本文目录

• 空间碎片和空间碎片的危害
• 失去控制的空间碎片，会不会使太空航行成为不可能
• c盘碎片整理能不能清理空间
• 北京碎片空间文化传播有限公司怎么样
• 数据库存储空间中碎片产生的原因　及如何回收碎片
• mysql索引碎片问题
• mysql临时表空间满了的原因
• 数据库存储空间中碎片产生的原因　及如何回收碎片

空间碎片和空间碎片的危害

空间碎片的产生和现状

图1 地球轨道的航天器和空间碎片【1】（图片源于网络）

1.1

空间碎片的缘起

空间碎片一般是指人类的空间活动的产物【1】，例如完成发射任务的火箭上面级，报废的卫星，人造航天器的抛弃物，太空试验后的碎片等，还有被地球引力捕获的微流星等。

较大的空间碎片一般有两类，第一种是完成任务的运载火箭的残骸。比如我们的长征系列火箭，每次发射都会有一个上面级，在卫星分离后留在轨道上，其中一部分会随着时间流失慢慢坠落，但有些会是永远留在太空里。第二种是已经报废的卫星，最典型的就是东方红一号，在完成任务后变成空间碎片。

图2 芯片卫星（Chipsat）【2】

较小的空间碎片来源有很多，第一种是人造天体的分离物，比如爆炸螺栓的碎片；第二种是报废的微纳卫星，例如欧洲试验用的手机卫星或者芯片卫星，一般≤10cm；第三种是航天器爆炸产生的碎片；第四种是航天器撞击产生的碎片。

其中第三种和第四种原因产生的碎片是空间碎片的主要来源，也被统称为 航天器解体 ，据统计，截止2007年8月，共有194次航天器解体时间被确认【3】。

1.2

空间碎片的现状

截至2019年7月，人类把8461颗航天器送入轨道，其中5029颗航天器在轨，其中只有1000多颗还在正常工作，其余的都已经变成了空间碎片【4】。目前，在轨空间碎片的质量达到几千吨。

图3 空间碎片数量增长图（NASA）

图4 空间碎片环境变化（NASA）

空间碎片的危害

2.1

空间碎片对航天器的危害

事实上，空间碎片的尺寸范围是非常大的，从0.1mm量级直至100mm量级。对于100mm以上的空间碎片，通常可通过观测掌握和预测运动轨迹，进而主动规避避免相撞。但实际上，对于最近十几年蓬勃发展的微纳卫星来说，变轨几乎是不可能的。

空间碎片的危害的原因是源于碎片和航天器之间极大的相对速度，众所周知，如果想要逃离地球就需要达到第一宇宙速度（7.9km/s）,一般来说，高铁的速度是是360km/h。而一个航天器同空间碎片相撞的速度可能是7.9km/s*2，是15.8km/s，也可能是15.8*3600km/h！

空间碎片的具体危害有如下几点：

根据nasa的研究，当空间碎片的能量达到40j/g的时候，航天器将解体【5】；

击穿乘员舱和其他压力舱，进入舱体的撞击残骸对乘员、内部设施造成伤害，铝制剥落物还可能引起火灾【3】；

击穿舱壁导致舱壁裂纹增长、最终解体；

击穿压力贮箱、液体贮箱，导致舱内压力、温度变化，能量损失甚至发生化学反应或爆炸；

击穿散热器和太阳能电池板，分别造成工作液体流失和电路短板，最终导致任务失败；

高速撞击产生的飞溅物体留在轨道上，对后续飞行构成威胁。

2.2

空间碎片的其他危害

2019年开始，太空探索公司“星链”计划以每个批次60颗的数量陆续发射了几百颗卫星，引起了美国天文学会的关注，原因是因为大量的人工天体，污染了星空，以至于，后来的星链卫星都增加“遮阳罩“，避免对天文观测造成干扰。

同样，一些大尺寸的空间碎片也在污染我们的星空。

图5 星链卫星（图片源于网络）

空间碎片的处理与避免

3.1

空间碎片的检测和预警

为了规避空间碎片的损害，首先要对现有空间碎片进行监测，然后对运动参数进行估计和计算测量轨道，然后建立预警模型进行预警，NASA使用Ordem软件进行空间碎片预警，目前已更新至Ordem3.1版。

3.2

空间碎片的清理

目前，很多组织和国家鼓励和进行空间碎片的清除工作，目前有的已经实施，有的还是处于构想阶段。主要有以下几种：

使用抓勾，如瑞士航天中心的“太空清洁一号”；

图6 CleanSpace One项目（图片源于网络）

用网，如日本宇航局和日东制网株式会社合作的项目，RemoveDEBRIS等；

图7 萨里大学的项目（图片源于网络）

使用太阳帆，如萨里空间中心的‘立方帆‘技术；

图8 使用太阳帆将航天器（碎片）带回地球（图片源于网络）

使用激光， 激光烧蚀法可以通过将太空碎片撞出地球大气层，然后将碎片摧毁，目前德国和美国相关项目发展较快。

参考资料：

***隐藏网址***

***隐藏网址***

【3】     空间碎片_流星粒子对空间站的危害与对策

***隐藏网址***

【5】     航天器解体模型研究综述

***隐藏网址***

***隐藏网址***

失去控制的空间碎片，会不会使太空航行成为不可能

从某种程度上来说，空间碎片可能会阻碍太空航行计划的顺利开展。

空间碎片：人类空间进行活动造成的产物。包括火箭箭体、卫星本体、抛弃物、空间物体的碎块等，是空间环境的污染源之一。自1957年苏联人造卫星发射来，NORAD监测和编目20000个左右大于10cm的空间碎片。至今为止，还车站7 500个碎片处于地球轨道的位置中，主要位于低地轨道的位置。有的被燃烧殆尽，有的顺利返回到地球。此外，还有大于1 cm的碎片约存在10000个，直径大于1mm的约100000个。碎片数量根据研究，在一段时间内会处于不断增加的状态，碎片相撞继产生新的碎片，又被称为二次碎片。

多数碎片位于近圆轨道。在500km高度的位置，质量小于1g的物体只有几年的存在时间，在太阳活动才是的高峰阶段，寿命只有短短的几个月而已。地球静轨道位置的碎片是无限存在于太空中的。

太空航行：载人、不载人的航天器在太空中的航行活动称之为太空航行。1961年，苏联宇航员首次进入神秘的太空，宣告载人航天时代的到来。至今为止的50年来．人类没有停止过对宇宙探索的步伐。从航天活动历史看，人类探索太空活动可以分为以下三个阶段。

初步探索：从14世纪末至19世纪末阶段。14世纪末万户进行飞行试验；16世哥白尼提出著名的“日心说”；伽利略对重心、速度等运动概念进行研究；19世纪，开普勒发现行星运动三大定律，揭示天体运行的规律、牛顿提出“万有引力定律”，解决了天体运动相关方面的问题。至此，经典力学和早期天体理论为宇宙航天奠定基础。 

现代航天理论、飞行初创阶段。现代航天理论：始于20世纪初，齐奥尔科夫斯基于1903年提出齐奥尔科夫斯基公式，相继发表论文，奠定火箭、液体火箭发动机的理论事实上的基础。

第三阶段：现代化时期。总的来说，失去控制的空间碎片，可能会使太空航行成为不可能。

c盘碎片整理能不能清理空间

能，步骤如下：
1、使用系统自带的磁盘清理工具点击桌面上的“此电脑”，右键点击C盘，选择“属性”。
2、在弹出的窗口中，点击“磁盘清理”按钮。
3、在磁盘清理工具中，选择需要清理的文件类型，如临时文件、垃圾文件。
4、点击“确定”按钮，然后再点击“删除文件“即可。

北京碎片空间文化传播有限公司怎么样

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数据库存储空间中碎片产生的原因　及如何回收碎片

以MySQL为例，碎片的存在十分影响性能

MySQL 的碎片是 MySQL 运维过程中比较常见的问题，碎片的存在十分影响数据库的性能，本文将对 MySQL 碎片进行一次讲解。

判断方法：

MySQL 的碎片是否产生，通过查看

show table status from table_nameG;

这个命令中 Data_free 字段，如果该字段不为 0，则产生了数据碎片。

产生的原因：

1. 经常进行 delete 操作

经常进行 delete 操作，产生空白空间，如果进行新的插入操作，MySQL将尝试利用这些留空的区域，但仍然无法将其彻底占用，久而久之就产生了碎片；

演示：

创建一张表，往里面插入数据，进行一个带有 where 条件或者 limit 的 delete 操作，删除前后对比一下 Data_free 的变化。

删除前：

删除后：

Data_free 不为 0，说明有碎片；

2. update 更新

update 更新可变长度的字段(例如 varchar 类型)，将长的字符串更新成短的。之前存储的内容长，后来存储是短的，即使后来插入新数据，那么有一些空白区域还是没能有效利用的。

演示：

创建一张表，往里面插入一条数据，进行一个 update 操作，前后对比一下 Data_free 的变化。

CREATE TABLE `t1` ( `k` varchar(3000) DEFAULT NULL ) ENGINE=MyISAM DEFAULT CHARSET=utf8;

更新语句：update t1 set k=’aaa’;

更新前长度：223 Data_free：0

更新后长度：3 Data_free：204

Data_free 不为 0，说明有碎片；

产生影响：

1. 由于碎片空间是不连续的，导致这些空间不能充分被利用；

2. 由于碎片的存在，导致数据库的磁盘 I/O 操作变成离散随机读写，加重了磁盘 I/O 的负担。

清理办法：

• MyISAM：optimize table 表名；（OPTIMIZE 可以整理数据文件,并重排索引）

• Innodb：

1. ALTER TABLE tablename ENGINE=InnoDB；(重建表存储引擎，重新组织数据) 

2. 进行一次数据的导入导出

碎片清理的性能对比：

引用我之前一个生产库的数据，对比一下清理前后的差异。

SQL执行速度：

• select count(*) from test.twitter_11;



修改前：1 row in set (7.37 sec)

修改后：1 row in set (1.28 sec)

结论：

通过对比，可以看到碎片清理前后，节省了很多空间，SQL执行效率更快。所以，在日常运维工作中，应对碎片进行定期清理，保证数据库有稳定的性能。

mysql索引碎片问题

索引在普遍意义上能够给数据库带来带来提升，但索引的额外开销也是不容小视的，而索引的重建也是维护索引的重要工作之一。
:chart_increasing:提升效率
CBO对于索引的使用可能会产生一个较小的成本值，从而在执行计划中选择使用索引。使用索引扫描的查询扫描的物理索引块会减少，从而提高效率。
:floppy_disk:释放内存
于需要缓存的索引块减少了，从而让出了内存以供其他组件使用。
:magnifying_glass_tilted_left:索引碎片
删除的空间没有重用，导致索引出现碎片。删除大量的表数据后，空间没有重用，导致索引"虚高"。当索引树高度超过4的时候需要进行重建，但是如果表数量级较大，自然就不会有较高的树，而且重建不会改变索引树高度，除非是由于大量引起的索引树“虚高”，重建才会改善性能，当然这又回到了索引碎片的问题上了。
:man_technologist:维护索引
经过维护的索引可带来以下好处。

mysql临时表空间满了的原因

mysql临时表空间满了的原因如下。
1、根据官网文档的解释，在正常关闭或初始化中止时，将删除临时表空间，并在每次启动服务器时重新创建，重启能够释放空间的原因在于正常关闭数据库，临时表空间就被删除了，重新启动后重新创建，也就是重启引发了临时表空间的重建，重新初始化，所以，重建后的大小为12M。
2、对临时表空间的大小进行限制，允许自动增长，但最大容量有上限。

数据库存储空间中碎片产生的原因　及如何回收碎片

以MySQL为例，碎片的存在十分影响性能

MySQL 的碎片是 MySQL 运维过程中比较常见的问题，碎片的存在十分影响数据库的性能，本文将对 MySQL 碎片进行一次讲解。

判断方法：

MySQL 的碎片是否产生，通过查看

show table status from table_nameG;

这个命令中 Data_free 字段，如果该字段不为 0，则产生了数据碎片。

产生的原因：

1. 经常进行 delete 操作

经常进行 delete 操作，产生空白空间，如果进行新的插入操作，MySQL将尝试利用这些留空的区域，但仍然无法将其彻底占用，久而久之就产生了碎片；

演示：

创建一张表，往里面插入数据，进行一个带有 where 条件或者 limit 的 delete 操作，删除前后对比一下 Data_free 的变化。

删除前：

删除后：

Data_free 不为 0，说明有碎片；

2. update 更新

update 更新可变长度的字段(例如 varchar 类型)，将长的字符串更新成短的。之前存储的内容长，后来存储是短的，即使后来插入新数据，那么有一些空白区域还是没能有效利用的。

演示：

创建一张表，往里面插入一条数据，进行一个 update 操作，前后对比一下 Data_free 的变化。

CREATE TABLE `t1` ( `k` varchar(3000) DEFAULT NULL ) ENGINE=MyISAM DEFAULT CHARSET=utf8;

更新语句：update t1 set k=’aaa’;

更新前长度：223 Data_free：0

更新后长度：3 Data_free：204

Data_free 不为 0，说明有碎片；

产生影响：

1. 由于碎片空间是不连续的，导致这些空间不能充分被利用；

2. 由于碎片的存在，导致数据库的磁盘 I/O 操作变成离散随机读写，加重了磁盘 I/O 的负担。

清理办法：

• MyISAM：optimize table 表名；（OPTIMIZE 可以整理数据文件,并重排索引）

• Innodb：

1. ALTER TABLE tablename ENGINE=InnoDB；(重建表存储引擎，重新组织数据) 

2. 进行一次数据的导入导出

碎片清理的性能对比：

引用我之前一个生产库的数据，对比一下清理前后的差异。

SQL执行速度：

• select count(*) from test.twitter_11;



修改前：1 row in set (7.37 sec)

修改后：1 row in set (1.28 sec)

结论：

通过对比，可以看到碎片清理前后，节省了很多空间，SQL执行效率更快。所以，在日常运维工作中，应对碎片进行定期清理，保证数据库有稳定的性能。