Орбитальная помойка: как эффективнее убирать космический мусор

10:42 21/05/2018
👁 350

Российский спутник серии “Канопус-В” совершил два маневра, чтобы избежать столкновения с куском космического мусора. Этот инцидент привлек внимание к проблеме, которую уже не первое десятилетие обсуждают специалисты: как очистить околоземное пространство от техногенных обломков.

С начала космической эры около Земли накопилось немало объектов, летающих с огромной скоростью рядом со спутниками. Если в околоземном пространстве обломки рано или поздно тормозятся, падают и большей частью сгорают в атмосфере, то на геостационарной орбите они могут крутиться вечно. Столкновение с маленьким куском пластика или железа на скорости несколько километров в секунду грозит космическому аппарату разрушением или серьезной поломкой.

В 1983 году частица краски оставила вмятину на корпусе американского шаттла “Челленджер”, в 2006-м космический мусор повредил терморегуляцию российского спутника “Экспресс АМ11”. От чужеродного фрагмента размером всего в один сантиметр пострадала антенна телескопа “Хаббл”. МКС совершает в среднем пять маневров в год, чтобы уклониться от столкновения с мусором. Спутник “Канопус В” за год по той же причине менял орбиту дважды.

Сейчас на низких, околоземных орбитах находится почти миллион техногенных предметов. Их массу оценивают в восемь тысяч тонн. Отслеживают же менее пяти процентов, включая космические аппараты. По данным США, с Земли присматривают за 18 тысячами объектов космического мусора. Такую же информацию озвучил на Совете по космосу Российской академии наук член-корреспондент РАН Борис Шустов из Института астрономии. По его словам, фрагменты размером в сантиметр — потенциальные убийцы космических аппаратов.

Кроме того, ученые обеспокоены скопившимися обломками с большим соотношением площади к массе, поскольку они способны резко менять орбиту, что невозможно предсказать.

Опасно и ежегодное падение космического мусора на Землю. Хотя траекторию удается рассчитать так, чтобы столкновение с поверхностью происходило в пустынных местах, вероятность инцидентов сохраняется.

Больше всего космического мусора образуется из-за разрушения и столкновения орбитальных аппаратов. Кроме того, орбиту засоряют отработанные ступени и разгонные блоки ракетоносителей, уже недействующие спутники, фрагменты, оторвавшиеся при запусках.

На США, Россию и Китай приходится 93% космического мусора. Ежегодно его общий объем увеличивается на четыре процента.

Рост количества разных космических объектов в каталогах

Неводы, паруса и лазеры

Пока вероятность столкновения с обломками невелика, но рано или поздно на орбите придется наводить порядок. Сейчас ограничиваются пассивными мерами защиты: помещают спутники в бронебойные корпуса, устанавливают щитки или маневрируют на орбите. Активных средств уничтожения мусора нет.

Николас Джонсон (Nicholas Johnson), курирующий эту проблему в NASA, предложил запустить в космос огромный, диаметром 1,8 километра, воздушный шар NERF, наполненный аэрогелем. Его пористая оболочка будет пропускать мелкие фрагменты, гасить их скорость, и в результате они сгорят в атмосфере. Но дело в том, что шар сам быстро сойдет с орбиты и сгорит. Кроме того, из-за больших размеров высока вероятность его столкновения с действующим космическим аппаратом.

Французский инженер Джонатан Миссель (Jonathan Missel) разработал спутник Sling-Sat с манипулятором TAMU Space Sweeper. Аппарат раскручивается и, словно праща, запускает обломок в направлении, где гарантирован его вход в атмосферу. Сам же направляется к следующему. Такой способ перемещения решает проблему большого расхода топлива для орбитальных роботов-уборщиков.

Японцы придумали проект электродинамического невода, в который попадает отработавший свое спутник. При запуске к нему прикрепляют катушку с кабелем. По окончании миссии он разматывается, благодаря магнитному полю Земли в нем возникает электрический ток, и Лоренцева сила подталкивает спутник к атмосфере до полного сгорания.

Чтобы сбить мусор на более низкую орбиту, предлагают также применять спутники на солнечном парусе и воздушные взрывы.

Не раз звучала идея сжигать мусор лазером или рельсотроном (электромагнитной пушкой), установленными на Земле.

“Предпочтительнее поместить лазер туда, где находится мусор, — на орбиту, тем более что технологии позволяют создать компактные установки. Плюсы очевидны — уменьшение расстояния до цели и повышение точности наведения, нет оптических искажений, вызываемых атмосферой”, — пояснил Олег Палашов из Института прикладной физики РАН, выступая на Совете по космосу.

По его словам, задача облегчается тем, что можно использовать лазер короткой длительности, фемтосекундный, что снизит энергозатраты.

Следить и предупреждать

Пока за космическим мусором наблюдают с Земли, пытаясь определить его потенциальную опасность. Особое внимание — на орбиты, где больше всего аппаратов.

По данным Минобороны, в России за орбитой следят пятьдесят телескопов, составляющих Систему контроля космического пространства. Они ведут семь тысяч обломков на низких орбитах и порядка шести тысяч — на высоких. Кроме того, в их поле зрения — полторы тысячи космических аппаратов.

Ситуацию с мусором мониторит Автоматизированная система предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве (АСПОС ОКП), контролируемая АО “Астрономический научный центр”. Она располагает 36 наземными телескопами в России и странах СНГ. Две ее квантово-оптические станции размещены в Бразилии. Планируется также расширение сети за счет станций в странах БРИКС.

Источник

Добавить комментарий