Российские инженеры изобрели орбитального уборщика
Сегодня в космосе, по последним оценкам ученых, летает около 18 тысяч объектов, размер которых превышает 10 -20 см. Из них лишь примерно 7 процентов - действующие аппараты. Все остальное - просто свалка, раскиданная по орбитам: 22% - "мертвые" спутники, 17% - верхние ступени и разгонные блоки ракет-носителей, около 55% - отходы, технологические элементы, сопутствующие запускам, обломки взрывов... И все это мусорное хозяйство весом до 7,2 тысячи тонн кружит над нашими головами.
При это "летающих пуль", каждая размером около сантиметра, - примерно 750 тысяч. А "мусоринок" в 1 миллиметр и менее - около 150 миллионов. Именно эта мелочь наиболее опасна, потому что предоставлена сама себе. Скорости столкновения в космосе огромные - до 10-15 км в секунду. И энергия такой фитюлечки сравнима с груженым "КамАЗом", который мчится со скоростью 80-100 км в час. А ведь мусор имеет еще и свойство саморазмножаться: аппараты взрываются, обломки сталкиваются.
Над тем, как расчистить орбиты, ломают головы инженеры и конструкторы всего мира. Изобретаются paзныe cпocoбы peшeния проблемы, многие из которых кажутся едва ли не фантастическими.
Так, звучат предложения yдaлять мycop пpи пoмoщи вoльфpaмoвoй пыли, кoтopyю нyжнo pacceять вокруг планеты в кaчecтвe oбoлoчки размером дo тpидцaти километров. Как заявляется, облaкo тaкoй пыли дoлжнo тopмoзить нeбoльшиe oблoмки, oчищaя пpи этoм пpocтpaнcтвo oкoлo Зeмли. Между тем специалисты одного из космических агентств зaнимaлиcь даже изoбpeтeниeм шнypa длинoй ceмьcoт мeтpoв - для формирования элeктpoмaгнитнoго пoля, кoтopoe также бyдeт тopмoзить "отходы" и вывoдить их в aтмocфepy Земли.
Многие убеждены: наиболее реальный способ генеральной уборки в космосе - с использованием лазерного луча. Такой "веник" если не уничтожит мусор, то хотя бы поможет обезопасить его, направив поближе к месту утилизации. Правда, для этого на орбите, как говорят, надо установить лaзepнyю cтaнцию. Есть идеи сбора отходов стальными сетями, которые выводились бы на орбиту на специальном спутнике. Есть идеи создания так называемых "одеял" - космических аппаратов, которые будут собирать отходы и направлять на сгорание. Есть идеи "лассо"...
Так что же предлагают специалисты "Российских космических систем"? Прямо скажем, их решение очень оригинальное: утилизация фрагментов отработавших спутников и разгонных блоков в топливо, которое затем будет использоваться самим космическим аппаратом для продолжения очистки от мусора более высоких орбит.
- Принципиальным отличием нашего проекта от аналогичных является переработка космического мусора в псевдожидкое топливо, - рассказывает автор проекта, инженер-исследователь РКС Мария Баркова. - Это позволяет решить сразу несколько задач: обеспечить безотходное уничтожение мусора и максимальный срок работы аппарата, а также минимизировать стоимость его вывода на орбиту. Фактически наш аппарат будет действовать как хищник, который охотится на мусор, чтобы получить дополнительную энергию.
Если совсем просто, то выглядеть это может так. Космический аппарат несет на борту две титановые сети. При помощи системы тросов они сначала собирают отработавшие небольшие спутники, обломки космических аппаратов, разгонных блоков и т.д. А затем, сжимаясь, утрамбовывают мусор в двухвалковый измельчитель. После этого он поступает в барабанно-шаровую мельницу, в которой перерабатывается до состояния мелкодисперсного порошка.
На борту сборщика космического мусора предполагается разместить регенератор воды, принцип работы которого основан на реакции Сабатье. Прибор посредством мембранно-электродного блока будет производить окислитель - кислород и горючее - водород. Эти два вещества будут смешиваться с порошком из космического мусора и использоваться в качестве топлива для бортового двигателя, который будет периодически включаться, чтобы по мере очистки орбит от мусора поднимать аппарат все выше вплоть до орбиты захоронения самого аппарата.
Согласно проекту поиск мусора будет идти в роботизированном режиме с использованием данных российских и международных каталогов космических объектов. Для вылавливания фрагментов на борту космического аппарата кроме основного предполагается установка маневровых двигателей. По расчетам масса аппарата составит около 2,5 тонны. За один цикл (захват-измельчение-переработка) он сможет утилизировать до 500 кг мусора.
Предполагается, что свою работу сборщик мусора станет начинать на орбите в 400 км. Это позволит максимально снизить затраты на его запуск, поскольку для вывода аппарата на такую орбиту не потребуется использовать разгонный блок. Целевая же высота работы космического "хищника" - это орбиты с 800 до 1500 км.
Самый старый космический мусор - американский спутник "Авангард", запущенный 17 марта 1958 года по программе Международного Геофизического года. Пocлe тoгo как срок работы спутника закончился, его тaк и нe yничтoжили.
***
В 1983 году при столкновении американского шаттла с крохотной по размерам песчинкой (0,2 мм в диаметре) на иллюминаторе аппарата образовалась глубокая трещина.
***
В феврале 2009 года произошло крупнейшее космическое ДТП: столкнулись два спутника связи - американский "Иридиум" и вышедший из строя российский "Космос-2251". В результате образовалось около 600 крупных и мелких обломков.
***
В среднем предупреждения об опасном сближении с МКС космического мусора поступают в ЦУП едва ли не каждую неделю. Но станция защищена от подобных атак: прежде всего, специальными микрометеоритными экранами. Как считают специалисты Института прикладной физики РАН, для еще более надежной защиты МКС от космического мусора ее можно оснастить орбитальным лазером. Рассматриваемые схемы базируются на использовании волоконных лазеров.