Технологии — Можно ли очистить от космического мусора орбиту (9 фото)

Можно ли очистить от космического мусора орбиту (9 фото)

alt

Проблемы с мусором для людей не заканчиваются на Земле – они и в космосе продолжают напоминать о себе. На немыслимых скоростях вокруг нашей планеты вращаются тонны мусора: брошенные спутники, части отработавших ракет, пусковые адаптеры и пр. И количество его только увеличивается год от года. Мусор, скопившийся в космосе с начала эры космоса вышел из-под контроля человека.

Каталог космического мусора различного размера составляется на основании данных US Space Surveillance Network, отслеживающей его.

С какой скорость вращается космический мусор

alt

Для астронавтов объекты эти представляют большую опасность, как не шуточно грозят они и космическим станциям, и спутникам. Вращающийся с огромной скоростью мусор из-за отсутствия атмосферы не может ни замедлиться, ни сточиться. Десятисантиметрового куска достаточно чтобы разбить космический спутник, а сантиметровый кусок может пробить щит МКС. Даже миллиметровый кусок может нанести вред, выведя из строя, например, деликатные подсистемы.

И такие опасные столкновения не вымысел - они происходят. В результате только одной катастрофы, происшедшей в 2009 году, когда столкнулись со скоростью 11,7 километров в секунду два спутника: американский Iridium 33 и российский «Космос-2251», «отправлено» в космос более двух тысяч фрагментов. Для сведения: в восемьдесят раз медленнее движется пассажирский авиалайнер.

Грозит ли нам Синдром Кесслера

alt

В известном всем фильме «Гравитация», показали вымышленный эпизод о том, как россияне использовали для уничтожения собственного спутника ракету. Это привело к появлению огромного поля обломков, вращающихся вокруг земного шарика раз в полтора часа, вызывая синдром Кесслера – цепную реакцию по наращиванию массы, превращая ее в лавину космическую, у которой лучше на пути не стоять. Фильм, кончено снят в стиле фентези, но, как известно, в каждой сказке есть намек: ситуация такая уже случалась, пока правда в меньших размерах. Было это в 2007 году. Китайские военные, желавшие показать силу, сбили нерабочую метеостанцию, оставив на орбите тысячи обломков. Вероятность того, что начнется синдром Кесслера, увеличивается по мере увеличения на орбите «всякого барахла». Как и в фильме, убрать обломки человек в состоянии, однако потребуется терпение и недюжинная изобретательность.

Как же все-таки бороться с мусором

Например, можно выпускать более прочными космические станции и спутники. Для них можно усилить защиту от метеоритов и мусора, а также сделать более маневренными. Параллельно работать в направлении предотвращения появления мусора нового. Еще, чтобы не произошло столкновений, нужно уточнить орбиты всех обломков. Эту информацию, к счастью, может предоставить U.S. Strategic Command. Офис ЕСА такую информацию предоставляет для миссий космического агентства, а также третьим лицам.

Каковы перспективы по очистки орбиты Земли

Инженеры и ученые, понимая необходимость очищения орбиты от мусора, предлагают много хороших стратегий и не очень. Вот наилучшие из них.

Добрые старые гарпун и невод

Идея известной компании заключается в отправке спутника EDDE в космос, который предлагается вооружить гарпуном с сетью, с помощью которых объекты, сбившиеся с пути, будут захватываться обычной сетью. Стоит реализация этого удобного проекта недорого, и выполнен может он быть на любой околоземной низкой орбите. Убирать спутники могли бы любую цель: в год до 136 объектов один EDDE. При этом, их использовать можно многократно. Но сработает идея только для объектов крупных.

Воздушные космические шары

Можно вместо сетей использовать воздушные шары. Идея эта получила название GOLD System. Ее предложил Кристин Гейтс. Для ее реализации нужен огромный воздушный тонкий шар, который должен обернуть объект, увеличив в сотни раз его аэродинамическое сопротивление. Это приведет к падению объекта в земную атмосферу, где он сгорит. Это могло бы ускорить очистку орбиты с нескольких столетий до считанных месяцев. На бумаге, по крайней мере, выглядит все очень просто.

Буксир реактивный

alt

Можно с целью очищения орбит от космического мусора использовать суицидальных роботов, которые смогут продвигать спутники к входу повторному в атмосферу. Спутниковый куб по проекту CleanSpaceOne от EPFL сможет преследовать мусор, захватывать его, а затем, уничтожать. Недостатком проекта является высокая его стоимость, равная ориентировочно за каждую миссию 200 миллионам долларов.

Солнечный парус

alt

Еще есть идея HybridSail, над которой трудится Surrey Space Centre. Заключается она в создании отражающегося развертываемого паруса, снабженного тросами для буксировки с орбиты объектов. Сводить мусор с орбиты система будет за счет обмена импульсом с ионосферной плазмой и заряженными тросами и аэродинамического сопротивления. Куб небольшого размера состыковаться должен с куском мусора космического, чтобы, используя систему магнитной ориентации, стабилизировать крен, рысканье объекта и тангаж. Затем обеспечил бы он сход с орбиты за счет разворота паруса 5х5 метров.

Перезагрузка вольфрамовой пылью низкой орбиты

alt

Еще одной интересной разработкой является возможность выпуска на орбиту облака вольфрамовой пыли. Это могло бы создать на орбитальных высотах атмосферное сопротивление, нарушив тем самым целостность орбит, по которым вращается космический мусор. В течение нескольких десятилетий с орбит могли бы сойти небольшие его куски. Для этого необходимо создать вокруг планеты на высоте примерно тысяча километров. Зацепившись за какой-либо объект вольфрам, плотность которого выше, чем у свинца вдвое, прибавит ему вес. Идея прекрасно работает, но только для объектов мелких. Кроме того, имеется опасность распространения ее на иные орбитальные объекты типа действующих спутников. Может это повредить и солнечные панели. Поэтому, вряд ли модель эта будет применяться.

Стена кристаллизованной воды в космосе

Немного странным покажется вариант под названием Ballistic Orbital Removal System. Его создатели предлагают в космос отправить заполненные водой ракеты. Выгрузив груз на орбите, в появившееся поле кристаллизованной воды будет попадать мусор, замедляясь в нем и сходя с орбиты. Идея напоминает проект с вольфрамовой пылью. Но, последний вариант дешевле и проще, поскольку вода присутствует на нашей планете в огромном количестве.

Использование лазера

alt

Использовать можно наземный лазер. Предлагается с поверхности стрелять, чтобы создать на космическом мусоре плазменные джеты, что приведет к замедлению скорости движения мусора и его входу повторному в атмосферу. Уже несколько лет существуют технологии, но стоимость их баснословно велика.Похожей идеей является спутник, выстреливающий в объекты заряженными ионами и атомами, стаскивая их на Землю.

Спутники-уборщики на геостационарном кладбище

Можно и вовсе не прикасаться к объектам: ни их захватывать гарпунами, когтями, сетями и пр. И в атмосферу совсем не обязательно сталкивать их. Крупные объекты убирать можно спутниками-уборщиками. Крупные объекты можно было бы отправлять на геосинхронную орбиту. Спутники-уборщики должны для этого быть оснащены электростатическими двигателями малой тяги и управлением. Рассматривается, как один из вариантов, система GliDeR, использовать которая может, как потоки заряженных частиц, так и активные выбросы заряда.

Космический мусоровоз

alt

Дизайнер по имени Вон Линг орбитальный мусоровоз представляет так: «Фантастический концепт, состоящий из коллектора, распылителя сетей и места утилизации на орбите околоземной. Однажды переработка мусора может статья делом весьма прибыльным, беря во внимание стоимость запуска, которая за фунт варьирует в пределах 4-5 тысяч долларов, не беря во внимание стоимость используемых для производства спутников ценных металлов. Работать сборщик может на эффективных ракетах для сбора мусора VASIMR и ядерной энергии».

Телескоп, оснащенный лазером

Группа, состоящая из ученых разных стран, предлагает к космическому телескопу прикрепить огромный лазер, который сможет прямо на околоземной орбите взрывать орбитальный мусор.

Возможно, что это будет эффективным решением, которое, наконец, поможет покончить с головной болью, вызванной быстрым ростом объема космического мусора, грозящего космической деятельности. Уже за пять лет работы такая система может очистить орбиту от сантиметрового мусора.

Тошиказу Ебисузаки, сотрудник Университета в Ирвайне

В проекте Acta Astronautica за основу предлагается взять новейший космический телескоп японской разработки EUSO, присоединение которого к МКС намечено на 2017 год. Изначально не планировалось его использование для этих целей. Спроектирован он был для регистрации излучения ультрафиолетового космических лучей высокой энергии, входящих в ночное время в земную атмосферу. Однако, это идеальный инструмент для выявления носящихся вокруг МКС скоростных обломков, благодаря его мощнейшей оптике и широкому углу обзора. В сочетании же с лазером, спроектированным для ускорителей частиц нового поколения, он будет отличным стрелком. Мощный пламенный импульс в лазере CAN производят сообща тысячи оптических волокон. Он, считают ученые, достаточен, чтобы замедлить скорость мусора до такой величины, чтобы последний, упав на орбиту, сгорел в атмосфере нашей планеты.

В настоящий момент на МКС проводят эксперимент, используя мини-лазер, состоящий всего из ста волокон оптических, и двадцатисантиметровую версию телескопа.

Если результаты эксперимента будут положительны, то на международной станции установят версию полномасштабную, способную сбивать на расстоянии 100 км орбитальный мусор. В будущем можно будет в рамках отдельной миссии вывести ее на 800 километровую орбиту, где находится основной объем мусора.

Судя по стараниям, которые прилагают ученые по очистке космоса, самим же человеком загрязненного, появляется надежда, что совсем скоро наше небо будет намного чище. Ну, а после, можно будет и на Земле навести порядок.

alt

Читайте также: