|
Как захватить вышедшие из строя спутники и другой мусор
|
|
|
|
Более половины из тысяч спутников на орбите в настоящее время не работают, и это скопление плавающего космического мусора было названо «фатальной проблемой» для текущих и будущих космических миссий и полетов человека в космос. По данным Европейского космического агентства (ЕКА), около 130 миллионов объектов размером менее 1 см и 34 000 объектов размером более 10 см движутся по орбите со скоростью тысячи километров в час. В отчете, представленном на Европейской конференции по космическому мусору в этом году, говорится, что к 2100 году количество космического мусора может увеличиться в пятьдесят раз. Хотя многие фрагменты космического мусора малы, они движутся так быстро, что их удар имеет достаточную энергию, чтобы вывести из строя спутник или нанести значительный ущерб космическим станциям.
|
|
|
|
И у телескопа Хаббла, и у спутников Solar Maximum Mission (SMM) были отверстия размером с монету, пробитые летящими обломками, а зеркало космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА было повреждено микрометеоритами. Большинство спутников разрабатывались без учета их полезности. Около 60% из 6000 спутников на орбите вышли из строя. Наряду с более мелкими объектами эти вышедшие из строя спутники представляют серьезную проблему как для существующих, так и для будущих спутников и космических станций. Ожидается, что мегасозвездия спутников, которые в настоящее время отправляются в космос такими корпорациями, как SpaceX и Amazon, изменят доступ к Интернету для всех стран. Но эти частные телекоммуникационные предприятия также доставят еще 50 000 спутников на уже опасно заселенные орбиты. Ученые предупредили, что быстрое развитие мегасозвездий чревато несколькими «общественными трагедиями», в том числе для наземной астрономии, орбиты Земли и верхних слоев атмосферы Земли.
|
|
|
Растет беспокойство, называемое синдромом Кесслера, что мы можем создать оболочку из космического мусора, которая может помешать пилотируемым космическим путешествиям, исследованию космоса и использованию спутников в некоторых частях земной орбиты. Этот сценарий, увековеченный столкновениями между космическими объектами, создающими все больше мусора, также может повредить наши глобальные системы связи и навигации. Вот почему разработка практических технологий удаления мусора является важной и актуальной. К настоящему времени были разработаны различные стратегии для решения проблемы космического мусора, и некоторые из них недавно стали приоритетными. На сегодняшний день ни один орбитальный объект не был успешно возвращен из космоса. Одна из основных проблем при разработке стратегий удаления космического мусора заключается в том, как передать энергию между обломком (целью) и преследователем во время первого контакта. Есть два приоритетных подхода и третий в разработке:
|
|
|
|
- Методы рассеивания энергии удара направлены на уменьшение энергии удара обломков. В одном заходе спутник-преследователь выбрасывает гарпун, чтобы проникнуть в космический мусор. После успешного выстрела спутник-преследователь, гарпун и цель соединялись эластичной привязью, и преследователь вытягивал обломки, чтобы они снова вошли в атмосферу и сгорели вместе.
|
|
- Нейтральный энергетический баланс включает метод магнитного захвата, в котором используются магнитные катушки для достижения идеального энергетического баланса между преследователем и целью. Это метод мягкой стыковки, который является предварительным шагом к какому-либо последующему методу удаления мусора.
|
|
- Разрушительное поглощение энергии направлено на уничтожение целей из мелкого мусора с помощью мощного лазера. Но задача состоит в том, чтобы разработать комбинацию лазера и батареи, которая была бы мощной, но достаточно легкой. Лаборатория в Китае разрабатывает космическую лазерную систему, которая будет установлена ??на спутнике-преследователе, способном нацеливаться на мусор размером до 20 см. Проект NASA Orion использует наземные лазеры для уничтожения мелкого мусора.
|
|
|
|
Первый проект по удалению космоса запланирован на 2025 год, и его возглавит ЕКА. Он включает подход консорциума, основанный на швейцарской дочерней компании ClearSpace. Преследователь ClearSpace встретится с целью и захватит ее с помощью четырех роботов-манипуляторов. Затем преследователь и захваченная пусковая установка будут выведены с орбиты и сожжены в атмосфере. Ключевой проблемой является значительная стоимость, связанная с этими предлагаемыми решениями, учитывая огромные масштабы проблемы космического мусора. Другим важным аспектом является потенциальное воздействие усилий по расчистке космоса на атмосферу нашей планеты.
|
|
|
|
Идея о том, что растущее число спутников и других объектов будет сгорать в атмосфере по мере их удаления из космоса, беспокоит ученых-климатологов. Космический мусор естественным образом утягивается вниз и сгорает в нижних слоях атмосферы, но повышение уровня углекислого газа снижает плотность верхних слоев атмосферы, что может уменьшить ее способность притягивать мусор обратно к Земле. Сгорание все большего количества спутников и другого космического мусора (в настоящее время 80 тонн в год), падающего либо естественным путем, либо с помощью новых методов удаления, также приведет к выбросу продуктов разложения в атмосферу.
|
|
|
|
Это, безусловно, приведет к увеличению количества углекислого газа и других парниковых газов. Разложение некоторых материалов на спутниках также может привести к выделению хлорфторуглеродных (ХФУ) газов, которые могут повредить озоновый щит. Нельзя не отметить параллели между проблемой космического мусора и переработкой отходов. Очевидно, что нам необходимо разработать стратегию экономики замкнутого цикла для наших космических отходов. В настоящее время юридическая ответственность за космический мусор лежит на стране происхождения. Похоже, это препятствует будущим международным совместным программам по удалению космического мусора.
|
|
|
|
Источник
|
