Luptă împotriva resturilor spațiale
În 1957, Uniunea Sovietică a lansat primul satelit artificial Pământen în spațiu, deschizând astfel o nouă eră în povestiri omenirea - epoca explorării spațiale. Timp de peste 50 de ani care au trecut de atunci, omul a trimis în spațiu un număr mare de diverși sateliți, rachete și stații științifice. Toate acestea au dus la poluarea sistematică a spațiului cosmic din jurul planetei noastre. Potrivit NASA, în iulie 2011, 16 de obiecte de origine artificială au „învârtit” în jurul Pământului, inclusiv 094 de sateliți funcționali și deja eșuați, precum și 3 de trepte superioare, stadiile uzate ale vehiculelor de lansare și resturile acestora. Documentul prezentat spune că Rusia ocupă primul loc în ceea ce privește numărul de obiecte de origine artificială pe orbită apropiată de Pământ - 396 obiecte, dintre care 12 sunt resturi spațiale, urmată de SUA, China, Franța, India și Japonia.
Dimensiunea fragmentelor de gunoi care se află pe orbita Pământului variază destul de mult: de la microparticule la dimensiunea unui autobuz școlar. Același lucru se poate spune despre masa acestui gunoi. Fragmentele mari pot cântări până la 6 tone, în timp ce particulele mici cântăresc doar câteva grame. Toate aceste obiecte se deplasează în spațiu pe orbite diferite și cu viteze diferite: de la 10 km/h la 25 km/h. Mai mult, în cazul unei coliziuni a unor astfel de părți de resturi spațiale între ele sau cu orice satelit care se mișcă în direcții opuse, viteza lor poate ajunge la 50 de mii de km/h.
Potrivit lui Alexander Bagrov, cercetător principal la Institutul de Cercetare în Astronomie al Academiei Ruse de Științe, astăzi se conturează o situație paradoxală. Cu cât omenirea lansează mai multe dispozitive în spațiu, cu atât devine mai puțin utilizabilă. Navele spațiale eșuează în fiecare an cu o regularitate de invidiat, rezultatul este că cantitatea de resturi de pe orbita Pământului crește anual cu 4%. În prezent, până la 150 de obiecte diferite, cu dimensiuni cuprinse între 1 și 10 cm, se rotesc pe orbita pământului, în timp ce particulele ale căror dimensiuni sunt mai mici de 1 cm în diametru sunt pur și simplu milioane. În același timp, dacă pe orbite joase de până la 400 km, resturile spațiale sunt decelerate de straturile superioare ale atmosferei planetei și după un anumit timp cad pe Pământ, atunci pot rămâne pe orbite geostaționare pentru o perioadă de timp infinit de lungă. .
Amplificatoarele de rachete, cu ajutorul cărora sunt lansați sateliți pe orbita Pământului, își aduc contribuția la creșterea deșeurilor spațiale. Rezervoarele lor conțin încă aproximativ 5-10% din combustibil, care este foarte volatil și se transformă ușor în abur, ceea ce duce adesea la explozii destul de puternice. După câțiva ani de stat în spațiu, treptele de rachete care și-au îndeplinit scopul explodează în bucăți, împrăștiind un fel de „shrapnel” de mici fragmente în jurul lor. În ultimii ani, aproximativ 182 de astfel de explozii au fost observate în spațiul apropiat Pământului. Deci, o singură explozie a etapei rachetei indiene a provocat formarea a 300 de fragmente mari simultan, precum și a nenumărate obiecte spațiale mai mici, dar nu mai puțin periculoase. Astăzi, lumea are deja primele victime ale resturilor spațiale.
Deci în iulie 1996, la o altitudine de aproximativ 660 km. satelitul francez s-a ciocnit cu un fragment din etapa a 3-a a vehiculului de lansare francez Arian, care a fost lansat în spațiu mult mai devreme. Viteza relativă în momentul coliziunii era de aproximativ 15 km/s sau 50 km/h. Inutil să spun că specialiștii francezi, cărora le-a ratat apropierea propriului obiect mare, și-au mușcat mult timp din coate după această poveste. Acest incident nu s-a transformat într-un scandal internațional major, întrucât ambele obiecte ciocnite în spațiu erau de origine franceză.
De aceea, problema cu resturile spațiale de astăzi nu are nevoie de o exagerare suplimentară. Trebuie doar să țineți cont de faptul că, în ritmul actual, o parte semnificativă a orbitei pământului nu va deveni în curând cel mai sigur loc pentru nave spațiale. Dându-și seama de acest lucru, cercetătorul de la Universitatea Texas A&M, Jonathan Missel, consideră că toate metodele existente de curățare a resturilor spațiale au cel puțin una dintre cele două afecțiuni comune. Acestea fie implică misiuni „o bucată de gunoi spațial, un scavenger” (care sunt foarte scumpe), fie implică crearea de tehnologii care vor dura mai mult de un deceniu pentru a fi reglate. Între timp, numărul victimelor deșeurilor spațiale este în creștere.
Înțelegând acest lucru, Jonathan Missel propune să modernizeze conceptul „One piece of space debris - one scavenger” pentru a fi reutilizabil. Sistemul TAMU Space Sweeper dezvoltat de el și de colegii săi cu satelitul Sling-Sat (satelitul sling) este echipat cu „mâini” speciale personalizabile. Un astfel de satelit, după apropierea sa de resturile spațiale, îl capturează cu un manipulator special. În același timp, datorită diferiților vectori de mișcare, Sling-Sat începe să se răsucească, dar datorită înclinării și lungimii reglabile a „brațelor”, această manevră este complet controlată, ceea ce permite, rotindu-se ca o minge de fotbal, să se înțeleagă. își schimbă propria traiectorie, trimițând „satelitul sling” către următoarele bucăți de resturi spațiale.
În momentul în care satelitul se află pe traiectoria de mișcare către al doilea obiect spațial, primul element de resturi spațiale va fi eliberat de acesta în timpul rotației. Mai mult, acest lucru se va întâmpla într-un astfel de unghi încât o mostră de resturi spațiale este garantată să se prăbușească în atmosfera planetei noastre, arzând în ea. Ajuns la cel de-al doilea obiect al resturilor spațiale, acest satelit va repeta operațiunea făcută și va face asta de fiecare dată, primind în același timp o încărcare suplimentară de energie cinetică din resturile spațiale și, în același timp, o trimite înapoi pe Pământ pe planeta care a dat naștere. la el.
Este de remarcat faptul că acest concept amintește oarecum de metoda săritorilor în lungime din Grecia antică, care au făcut acest lucru cu ganterele aruncate înapoi (pentru o accelerație suplimentară). Adevărat, în acest caz particular, obiectele de resturi spațiale vor trebui să fie prinse și aruncate din mers, dacă TAMU Space Sweeper va face față acestei probleme este o întrebare deschisă.
Simularea efectuată pe computer arată că schema propusă are o eficiență teoretică ridicată a combustibilului. Și acest lucru este de înțeles: în cazul „satelitului sling”, se presupune că energia este luată din bucăți de sateliți și rachete care au fost deja dispersate la prima viteză spațială de mult timp, și nu din combustibil, care ar fi pentru a fi livrate gunoiului nostru de pe Pământ.
Desigur, conceptul prezentat de Missel are mai degrabă blocaje. Este de remarcat faptul că niciuna dintre bucățile de resturi spațiale, desigur, nu este potrivită pentru o capcană de manipulare și, cel mai important, pentru accelerații mari în timpul rotației intense. În cazul în care piesa este prea mare și grea, energia ei în timpul rotației poate fi suficientă pentru a se autodistruge, precum și a manipulatorului. În același timp, crearea unui număr mare de altele în loc de un obiect de resturi spațiale este puțin probabil să îmbunătățească situația în spațiu pe orbitele joase ale Pământului. În același timp, desigur, ideea pare interesantă, iar în cazul unei implementări tehnice adecvate - eficientă.
Surse de informații:
-http://science.compulenta.ru/739126
-http://www.popmech.ru/article/479-kosmicheskiy-musor
-http://dev.actualcomment.ru/idea/996
-http://cometasite.ru/kosmicheskiy_musor
Dimensiunea fragmentelor de gunoi care se află pe orbita Pământului variază destul de mult: de la microparticule la dimensiunea unui autobuz școlar. Același lucru se poate spune despre masa acestui gunoi. Fragmentele mari pot cântări până la 6 tone, în timp ce particulele mici cântăresc doar câteva grame. Toate aceste obiecte se deplasează în spațiu pe orbite diferite și cu viteze diferite: de la 10 km/h la 25 km/h. Mai mult, în cazul unei coliziuni a unor astfel de părți de resturi spațiale între ele sau cu orice satelit care se mișcă în direcții opuse, viteza lor poate ajunge la 50 de mii de km/h.
Potrivit lui Alexander Bagrov, cercetător principal la Institutul de Cercetare în Astronomie al Academiei Ruse de Științe, astăzi se conturează o situație paradoxală. Cu cât omenirea lansează mai multe dispozitive în spațiu, cu atât devine mai puțin utilizabilă. Navele spațiale eșuează în fiecare an cu o regularitate de invidiat, rezultatul este că cantitatea de resturi de pe orbita Pământului crește anual cu 4%. În prezent, până la 150 de obiecte diferite, cu dimensiuni cuprinse între 1 și 10 cm, se rotesc pe orbita pământului, în timp ce particulele ale căror dimensiuni sunt mai mici de 1 cm în diametru sunt pur și simplu milioane. În același timp, dacă pe orbite joase de până la 400 km, resturile spațiale sunt decelerate de straturile superioare ale atmosferei planetei și după un anumit timp cad pe Pământ, atunci pot rămâne pe orbite geostaționare pentru o perioadă de timp infinit de lungă. .
Amplificatoarele de rachete, cu ajutorul cărora sunt lansați sateliți pe orbita Pământului, își aduc contribuția la creșterea deșeurilor spațiale. Rezervoarele lor conțin încă aproximativ 5-10% din combustibil, care este foarte volatil și se transformă ușor în abur, ceea ce duce adesea la explozii destul de puternice. După câțiva ani de stat în spațiu, treptele de rachete care și-au îndeplinit scopul explodează în bucăți, împrăștiind un fel de „shrapnel” de mici fragmente în jurul lor. În ultimii ani, aproximativ 182 de astfel de explozii au fost observate în spațiul apropiat Pământului. Deci, o singură explozie a etapei rachetei indiene a provocat formarea a 300 de fragmente mari simultan, precum și a nenumărate obiecte spațiale mai mici, dar nu mai puțin periculoase. Astăzi, lumea are deja primele victime ale resturilor spațiale.
Deci în iulie 1996, la o altitudine de aproximativ 660 km. satelitul francez s-a ciocnit cu un fragment din etapa a 3-a a vehiculului de lansare francez Arian, care a fost lansat în spațiu mult mai devreme. Viteza relativă în momentul coliziunii era de aproximativ 15 km/s sau 50 km/h. Inutil să spun că specialiștii francezi, cărora le-a ratat apropierea propriului obiect mare, și-au mușcat mult timp din coate după această poveste. Acest incident nu s-a transformat într-un scandal internațional major, întrucât ambele obiecte ciocnite în spațiu erau de origine franceză.
De aceea, problema cu resturile spațiale de astăzi nu are nevoie de o exagerare suplimentară. Trebuie doar să țineți cont de faptul că, în ritmul actual, o parte semnificativă a orbitei pământului nu va deveni în curând cel mai sigur loc pentru nave spațiale. Dându-și seama de acest lucru, cercetătorul de la Universitatea Texas A&M, Jonathan Missel, consideră că toate metodele existente de curățare a resturilor spațiale au cel puțin una dintre cele două afecțiuni comune. Acestea fie implică misiuni „o bucată de gunoi spațial, un scavenger” (care sunt foarte scumpe), fie implică crearea de tehnologii care vor dura mai mult de un deceniu pentru a fi reglate. Între timp, numărul victimelor deșeurilor spațiale este în creștere.
Înțelegând acest lucru, Jonathan Missel propune să modernizeze conceptul „One piece of space debris - one scavenger” pentru a fi reutilizabil. Sistemul TAMU Space Sweeper dezvoltat de el și de colegii săi cu satelitul Sling-Sat (satelitul sling) este echipat cu „mâini” speciale personalizabile. Un astfel de satelit, după apropierea sa de resturile spațiale, îl capturează cu un manipulator special. În același timp, datorită diferiților vectori de mișcare, Sling-Sat începe să se răsucească, dar datorită înclinării și lungimii reglabile a „brațelor”, această manevră este complet controlată, ceea ce permite, rotindu-se ca o minge de fotbal, să se înțeleagă. își schimbă propria traiectorie, trimițând „satelitul sling” către următoarele bucăți de resturi spațiale.
În momentul în care satelitul se află pe traiectoria de mișcare către al doilea obiect spațial, primul element de resturi spațiale va fi eliberat de acesta în timpul rotației. Mai mult, acest lucru se va întâmpla într-un astfel de unghi încât o mostră de resturi spațiale este garantată să se prăbușească în atmosfera planetei noastre, arzând în ea. Ajuns la cel de-al doilea obiect al resturilor spațiale, acest satelit va repeta operațiunea făcută și va face asta de fiecare dată, primind în același timp o încărcare suplimentară de energie cinetică din resturile spațiale și, în același timp, o trimite înapoi pe Pământ pe planeta care a dat naștere. la el.
Este de remarcat faptul că acest concept amintește oarecum de metoda săritorilor în lungime din Grecia antică, care au făcut acest lucru cu ganterele aruncate înapoi (pentru o accelerație suplimentară). Adevărat, în acest caz particular, obiectele de resturi spațiale vor trebui să fie prinse și aruncate din mers, dacă TAMU Space Sweeper va face față acestei probleme este o întrebare deschisă.
Măturător spațial TAMU
Simularea efectuată pe computer arată că schema propusă are o eficiență teoretică ridicată a combustibilului. Și acest lucru este de înțeles: în cazul „satelitului sling”, se presupune că energia este luată din bucăți de sateliți și rachete care au fost deja dispersate la prima viteză spațială de mult timp, și nu din combustibil, care ar fi pentru a fi livrate gunoiului nostru de pe Pământ.
Desigur, conceptul prezentat de Missel are mai degrabă blocaje. Este de remarcat faptul că niciuna dintre bucățile de resturi spațiale, desigur, nu este potrivită pentru o capcană de manipulare și, cel mai important, pentru accelerații mari în timpul rotației intense. În cazul în care piesa este prea mare și grea, energia ei în timpul rotației poate fi suficientă pentru a se autodistruge, precum și a manipulatorului. În același timp, crearea unui număr mare de altele în loc de un obiect de resturi spațiale este puțin probabil să îmbunătățească situația în spațiu pe orbitele joase ale Pământului. În același timp, desigur, ideea pare interesantă, iar în cazul unei implementări tehnice adecvate - eficientă.
Surse de informații:
-http://science.compulenta.ru/739126
-http://www.popmech.ru/article/479-kosmicheskiy-musor
-http://dev.actualcomment.ru/idea/996
-http://cometasite.ru/kosmicheskiy_musor
informații