През 1957 г. Съветският съюз изстрелва в космоса първия изкуствен спътник на Земята, като по този начин открива нова ера в историята на човечеството - ерата на космическите изследвания. През последните 50 години оттогава човекът е изпратил в космоса огромно разнообразие от спътници, ракети, научни станции. Всичко това доведе до системно замърсяване на космоса около нашата планета. Според информацията на НАСА, към юли 2011 г. 16 094 обекта с изкуствен произход са се „въртели“около Земята, включително 3 396 работещи и вече неуспешни спътници, както и 12 698 бустерни блока, прекарани етапи на ракети -носители и техните отломки. В представения документ се посочва, че по брой обекти с изкуствен произход на нискоземна орбита Русия е на първо място - 6075 обекта, от които 4667 космически отломки, следвани от САЩ, Китай, Франция, Индия и Япония.
Размерът на отломките, които са в нискоземна орбита, варира доста широко, от микрочастици до размера на училищен автобус. Същото може да се каже и за масата на този боклук. Големите фрагменти могат да тежат до 6 тона, докато малките частици тежат само няколко грама. Всички тези обекти се движат в космоса по различни орбити и с различна скорост: от 10 хиляди км / ч до 25 хиляди км / ч. Освен това, в случай на сблъсък на такива парчета космически отломки помежду си или с всеки спътник, движещ се в противоположни посоки, тяхната скорост може да достигне 50 хиляди км / ч.
Според Александър Багров, старши изследовател в Изследователския институт по астрономия на РАН, днес се очертава парадоксална ситуация. Колкото повече превозни средства човечеството изстрелва в космоса, толкова по -малко подходящо става за използване. Космическите кораби се провалят всяка година със завидна редовност, в резултат на което количеството отломки в земната орбита се увеличава с 4% годишно. Понастоящем до 150 хиляди различни обекти с размери от 1 до 10 см се въртят в земната орбита, докато частиците, чийто размер е по -малък от 1 см в диаметър, са просто милиони. В същото време, ако на ниски орбити до 400 км, космическите отломки се забавят от горните слоеве на атмосферата на планетата и след известно време паднат на Земята, тогава те могат да бъдат в геостационарни орбити за безкрайно дълго време. време.
Ракетните ускорители, които се използват за изстрелване на спътници в орбитата на Земята, допринасят за увеличаването на космическите отломки. Около 5-10% от горивото остава в резервоарите им, което е много летливо и лесно се превръща в пара, което често води до доста мощни експлозии. След няколко години в космоса ракетите, които са отслужили времето си, се взривяват на парчета, разпръсквайки около себе си някакъв „шрапнел“от малки фрагменти. През последните няколко години са регистрирани около 182 подобни експлозии в околоземното пространство. Така само една експлозия на етап от индийска ракета предизвика образуването на 300 големи отломки наведнъж, както и безброй множество по -малки, но не по -малко опасни космически обекти. Днес светът вече има първите жертви на космически отломки.
Така през юли 1996 г. на височина около 660 км. френският спътник се сблъска с фрагмент от 3 -та степен на френската ракета -носител Arian, която беше изстреляна в космоса много по -рано. Относителната скорост в момента на сблъсъка е около 15 км / с или 50 хиляди км / ч. Излишно е да казвам, че френските експерти, които са пропуснали приближаването на собствения си голям обект, хапят лактите си дълго време след тази история. Този инцидент не се превърна в голям международен скандал, тъй като и двата обекта, които се сблъскаха в космоса, бяха от френски произход.
Ето защо проблемът с космическите отломки днес не се нуждае от допълнително преувеличение. Просто трябва да имате предвид факта, че при сегашните темпове, в близко бъдеще значителна част от земната орбита няма да бъде най -безопасното място за космически кораби. Осъзнавайки това, изследователят Джонатан Мисъл, който е от Тексаския аграрен университет, смята, че всички съществуващи методи за почистване на космическите отпадъци имат поне едно от двете често срещани заболявания. Те или включват изпълнение на мисии „Едно парче космически отломки - един чистач“(което е много скъпо), или предполагат създаване на технологии, чието усъвършенстване ще отнеме повече от десетилетие. Междувременно броят на жертвите на космически отломки само нараства.
Осъзнавайки това, Джонатан Мисъл предлага да надстрои концепцията One Piece of Space Junk - One Scavenger до многократна употреба. Космическият чистач TAMU със сателита Sling-Sat, който той и колегите му са разработили, е оборудван със специални персонализирани „рамена“. Такъв спътник, след приближаването му до космическите отломки, го улавя със специален манипулатор. В същото време, поради различни вектори на движение, Sling-Sat започва да се върти, но благодарение на регулируемия наклон и дължината на „ръцете“, тази маневра е напълно контролирана, което позволява, въртейки се като футболна топка, смислено променя собствената си траектория, изпращайки „сателитен сателит“към следващите парчета космически отломки.
В момента, когато спътникът е на траекторията към втория космически обект, първият елемент от космически отломки се освобождава от него по време на въртене. Нещо повече, това ще се случи под такъв ъгъл, че проба космически отломки гарантирано ще се разбие в атмосферата на нашата планета, изгаряйки в нея. Достигайки втория обект на космически отломки, този спътник ще повтаря извършената операция и ще го прави всеки път, като същевременно получава допълнителен заряд от кинетична енергия от космическите отломки и в същото време го изпраща обратно на Земята на планетата, която е дала издигнете се до него.
Заслужава да се отбележи, че тази концепция донякъде напомня на метода на древногръцките джъмпери, които направиха това с пускане на гири (за допълнително ускорение). Вярно е, че в този конкретен случай обектите от космически отломки ще трябва да бъдат уловени и хвърлени в движение, дали TAMU Space Sweeper ще се справи с това е отворен въпрос.
Космическа машина за почистване на TAMU
Извършената компютърна симулация показва, че предложената схема има висока теоретична горивна ефективност. И това е разбираемо: в случай на „сателитен спътник“, енергията се предполага да бъде взета от парчета спътници и ракети, вече ускорени до 1 -ва космическа скорост, а не от горивото, което би трябвало да бъде доставено до нашия боклук колектор от Земята.
Разбира се, концепцията, представена от Missel, има някои пречки. Заслужава да се отбележи, че нито едно от парчетата космически отломки, естествено, не е подходящо за капан за манипулатор и най -важното за големи ускорения по време на интензивно въртене. В случай, че парчето е твърде голямо и тежко, неговата енергия по време на въртене може да бъде достатъчна, за да се унищожи, както и манипулатора. В същото време създаването на голям брой други вместо един обект на космически отломки е малко вероятно да доведе до подобряване на положението в космоса на ниски земни орбити. В същото време, разбира се, идеята се разглежда като интересна, а в случай на адекватно техническо изпълнение - ефективна.
