Новости

11.09.2018 19:36
Рубрика: Общество

Дворник с противовесом

Оригинальный способ уничтожения космического мусора
Судя по всему, время космического мусора наконец пришло. Хотя многие ученые давно бьют тревогу: на орбитах за 60 с лишним лет освоения космоса скопилось около 300 тысяч фрагментов разного хлама. Они опасны не только для космической техники, но и для землян. В любой момент кусок с неба может рухнуть, говоря образно, на наши головы. Тревожит не только масса космического мусора, а это около 7 тысяч тонн, но и его плотность. На высотах 800-1000 километров она достигла критического уровня. Из-за столкновения с ним вероятность потери космического аппарата за период 10-15 лет стала выше, чем потеря аппарата из-за отказа бортовых систем. А вероятность столкновения двух крупных объектов на низких орбитах оценивается как одно событие в 15 лет. Еще 10 лет назад эта цифра в 4 раза ниже. Словом, опасность, от которой многие годы большинство специалистов отмахивалось, считая ее надуманность, становится реальной.

Впрочем энтузиасты времени даром не теряли, за годы "простоя" нагенерировали немало красивых идей, как чистить орбиты от всяческого хлама. Это и изменение орбиты мусора ионными пучками, и уборка с помощью лазера, космического пылесоса, космического трала и т.д. У каждого из этих проектов есть свои плюсы и минусы, которые еще предстоит оценить и выбрать оптимальный.

А тем временем новый, неожиданный проект предложили ученые МГУ. Кстати, им серьезно заинтересовалось Европейское космическое агентство (ЕКА), решив профинансировать эту разработку. В чем идея?

- Сам принцип чистки такой же, как у многих аналогичных проектов, - сказал корреспонденту "РГ" один из авторов разработки ведущий научный сотрудник мехмата МГУ Алексей Малашин. - К обнаруженному мусору отправляется спутник-дворник, который рукой-манипулятором захватывает фрагмент. А вот дальше начинается наше ноу-хау.

Новизна в том, как организован сбор мусора. Система, прямо скажем, довольно неожиданна и оригинальна. Она состоит из трех основных элементов. Главного спутника, привязанного к нему тросом манипулятора с контейнером для сбора мусора, а также противовеса этого контейнера. Он тоже связан тросом со спутником, только находится на противоположном конце каната.

Зачем такая сложная конструкция? Разве не проще захватывать мусор с помощью космического аппарата и переводить эти фрагменты на траектории, где они сгорят в атмосфере. Проще, но для этого постоянно должен работать двигатель спутника, что требует много энергии. Ведь придется часто менять траектории движения спутника, маневрировать и т.д. Оценки показывают, что никаких солнечных батарей на такую работу не хватит.

За 60 с лишним лет освоения космоса на орбитах скопилось около 300 тысяч фрагментов разного хлама

Ученые МГУ предложили использовать двигатель спутника по минимуму, только для перемещения его самого. А всю сборку и перемещение мусора доверить оригинальной системе тросов.

- Когда один контейнер на конце троса заполняется, то за счет системы натяжения тросы работают как лифт, направляя заполненные "урны" к головному спутнику, а освободившиеся назад к манипулятору, - говорит Малашин. - В такой системе особую роль играет противовес. Ведь пока идет сбор мусора, спутник надо постоянно удерживать на данной орбите. Что очень непросто. Ведь когда контейнер загружается, центр масс системы "контейнер-спутник" сдвигается, что может увести аппарат в любую сторону. Чтобы его удержать на орбите, на противоположном конце троса мы и устанавливаем противовес. Он сдвигается именно на такую величину, чтобы компенсировать загрузку контейнера. Вся эта система чистки орбиты, а также движения контейнеров управляется автоматически по команде компьютера.

Такая технология позволит чистить орбиты самыми разными способами. Хлам можно просто убрать с пути, переводить на другие орбиты, заставлять сгореть в атмосфере, упаковывать в контейнеры и транспортировать дальше в космос на безопасные расстояния. Более того, такая система сможет возвращать с орбиты грузы без применения ракетных двигателей. Испытания оригинальной технологии чистки орбиты намечены на 2020 год.

Кстати

Китайские ученые планируют лазером "сбивать" обломки спутников размером более десяти сантиметров. Обстрел будет вестись две минуты по 20 выстрелов в секунду. Максимальное расстояние до цели не превысит 200 километров. Ученые надеются либо ускорять сход с орбиты в атмосферу крупных обломков, где они сгорят, либо отклонять их с курса, чтобы избежать столкновений со спутниками и МКС.

Лазер намерены применить и японские ученые, установив такую пушку на МКС. Охота на мусор будет проходить в автоматическом режиме. Луч лазера испарит определенное количество материала, при этом возникнет реактивная сила, которая так изменит орбиту движения обломков, чтобы они устремились в земную атмосферу. А уже там полностью сгорят.

Инфографика: "РГ"/ Александр Чистов/ Юрий Медведев
Общество Космос Наука и образование МГУ им. Ломоносова
Добавьте RG.RU 
в избранные источники