Космическая свалка: как очистить орбиту Земли от мусора
Вокруг Земли на огромной скорости вращаются тонны космического мусора. По данным Европейского космического агентства, отходов на орбите накопилось настолько много, что проблема вот-вот выйдет из-под контроля. Ученые подсчитали, что буквально за 60 лет вокруг Земли собралось более 750 тысяч объектов крупного мусора и 167 миллионов – мелкого (менее 1 сантиметра). На орбите действуют свои законы (нет атмосферы), поэтому обломки движутся с невероятной скоростью 8 км/с. Это создает риски для космических кораблей, спутников и космонавтов. Например, чтобы пробить скафандр, достаточно кусочка размером с каплю. В 2013 году один из фрагментов мусора столкнулся с российским наноспутником BLITS. В результате такого столкновения аппарат развалился и присоединился к космическим отходов. А в 2016 году какая-то частица попала в иллюминатор МКС, к счастью, она его не пробила, однако оставила вдавливания диаметром 7 миллиметров. Таких примеров, к сожалению, очень много.
Тему космического мусора затронули даже в Голливуде. В 2013 году сняли фильм «Гравитация». Причиной всех бед в этой картине становится столкновения космических обломков с МКС. Ученые считают, что на сегодняшний день больше всего в космосе насорили США, за ними следует Россия, на третьем месте – Китай. Кроме обломков космических аппаратов, вокруг орбиты летают потерянные инструменты экипажа МКС и даже отходы их жизнедеятельности. Когда на станции не было системы переработки мочи, астронавты выливали ее просто в космос. На то, как долго космический мусор вращается вокруг планеты, влияет прежде всего высота орбиты. Обломки, которые находятся низко, рано или поздно сгорают в атмосфере. А те объекты, которые летают выше, очень дорого выводить на низкую орбиту, поэтому их стараются, наоборот, поднять выше – на «орбиту захоронения», где они будут кружить веками. Сейчас все больше ученых обеспокоены проблемой загрязнения орбиты. Мусор может сбивать важные спутники, а некоторые могут даже падать на поверхность нашей планеты. Человечество уже осознало, что горы отходов опасны не только на Земле, но и в космосе. Поэтому сейчас многие компании по всему миру разрабатывают технологии космической уборки.
DARPA собирается ловить мусор с помощью сетки и гарпуна
С 2010 года американское оборонное агентство DARPA начало инвестировать в необычный для себя проект – создание гарпуна для захвата спутников, которые уже отработали свой срок. Идея создания такого устройства принадлежит компании Star Inc. Ученые предлагают вывести на орбиту 12 спутников – «электродинамических ликвидаторов» (EDDE), вооруженных огромными сетками и гарпунами.
Предполагается, что за 7 лет работы они смогут собрать около 2,5 тысяч объектов весом более 2 килограммов. Технология EDDE позволит отправить мусор на дно Тихого океана, «сжечь» в атмосфере или отправить на переработку. Космические гарпуны – это стокилограммовые устройства, работающие на солнечных аккумуляторах. Star Inc. собирается «стрелять» ими с Земли в направлении крупнейших мусорных скоплений. Специалисты уверяют, что их EDDE смогут облетать действующие спутники. Сначала мусороуборочные космические работы планировали начать в 2017 году. К сожалению, этого не произошло. Скорее всего, компания еще работает над разработкой правил космического движения для своего аппарата. Воздушные шары против мусора Американская корпорация Global Aerospace изобрела нестандартное решение борьбы с космическими отходами. В основе метода – идея транспортировки мусора в атмосферу Земли, где оно с большой долей вероятности быстро сгорит. В качестве буксира ученые предложили использовать огромные воздушные шары – Gossamer Orbit Lowering Device, или GOLD («Легкий, как паутинка, устройство снижение орбиты»). Впервые свое изобретение Global Aerospace представила на конференции по астродинамики «Astrodynamics Specialist Conference» в 2010году. Шары GOLD предлагают изготавливать из сверхтонкого, но прочного материала. Диаметр шаров составит 37 метров. К цели назначения их собираются выводить сложенными. Ученые заявили, что общий вес коробки с пулей и устройством для надувания составит 36 килограммов. После встречи с мишенью-мусором GOLD прикрепляется к объекту. Следующий этап – естественное увеличение силы трения этого тандема, что поспособствует снижению скорости и дальнейшему вхождению в плотные слои атмосферы.
Недостатком такого метода ученые считают ограниченность действия – очистить околоземное пространство с помощью шаров можно будет только на низких орбитах – до 2000 километров. Однако именно здесь и наблюдается наибольшая засоренность. Среди главных преимуществ этих «санитаров» — небольшие финансовые затраты на изготовление и возможность размещать GOLD на ракетах, летящих по своим делам.
NASA укутает мусор «одеялом» В 2017 NASA предоставила калифорнийской компании Aerospace Corporation средства на разработку прочных и супертонких «одеял» Brane Craft для обволакивания космического мусора. Площадь такого устройства составляет около 10 м 2 , а толщина – меньше человеческого волоса. Главная задача «одеял» – вылов мусора, а также его дальнейший спуск в атмосферу. Сейчас Aerospace Corporation находится на стадии выбора материала для «одеял», однако компания уже определилась, что конструкция Brane Craft будет модульной (благодаря этому можно в любой момент заменить поврежденный участок). Также устройства планируется укомплектовать как солнечными батареями, так и топливом для экспериментальных ионных двигателей NASA. Ученые хотят в ближайшее время запустить на низкую околоземную орбиту несколько десятков таких устройств. Планируется, что на начальном этапе каждое одеяло будет вылавливать до 1 килограмма отходов. В NASA заявили, что в 2019 году публике будет показан первый образец Brane Craft. Лазерное уничтожение космического мусора В начале 2018года Цюань Вэнь и его коллеги из Инженерного университета ВВС Китая предложили новый метод очистки космического пространства. Они планируют испарять или разбивать ненужные объекты с помощью лазера. Эту идею уже давно вынашивали разные изобретатели. Однако до сих пор она была из области фантастики: никто не понимал, как отслеживать цель и наводить прицел.
К сожалению, и у представителей Китая тоже есть нестыковки. Они смогли построить интересную компьютерную модель, доказали, что орбиты «оружия» и мусора должны быть расположены на одной плоскости, а также выбрали мишенями обломки более 10 сантиметров. Обстрел планируется вести с периодичностью 20 выстрелов в секунду.
В результате мусор должен или сгореть, или изменить свою скорость и постепенно «упасть» в атмосферу. Однако китайские специалисты не продумали, что для дробления такого крупного по космическим меркам мусора понадобится очень сильный лазер, а это уже будет считаться оружием. А, как известно, международным правом запрещено использование космического оружия. Также непонятно, чем буде питаться столь мощное устройство.
Ясно одно – изобретатели лазера только в начале своего пути, и пока неизвестны все тонкости нового космического очистителя. До сих пор на орбиту Земли не выведен ни один мусороуборщик. Ученые продолжают решать главную проблему – как сделать устройство таким, чтобы не повредить во время «сбора» всего ненужного действующие спутники. Другие специалисты ставят вопрос о профилактике засорения космоса. Во-первых, они предлагают делать спутники более долговечными, а во-вторых, увеличить их маневренность. Также NASA и ESA сейчас серьезно подошли к созданию каталога орбит всех космических обломков, что в дальнейшем будет способствовать уменьшению вероятности столкновения спутника или МКС с космическими отходами.