Przygotowywany jest pierwszy na świecie eksperyment z wyłapywaniem kosmicznych śmieci niewodem

8
Przygotowywany jest pierwszy na świecie eksperyment z wyłapywaniem kosmicznych śmieci niewodem

Czy śmieci kosmiczne są naprawdę tak niebezpieczne? Od czego zacząć czyszczenie orbit? Jakie problemy prawne należy w tym celu rozwiązać? Jakie projekty są proponowane? Korespondent RG rozmawia o tym z Władimirem Agapowem, starszym pracownikiem naukowym w Instytucie Matematyki Stosowanej im. M.V. Keldysza, która jest wiodącą organizacją Rosyjskiej Akademii Nauk zajmującą się problemem śmieci kosmicznych.

Tak więc wiodące mocarstwa kosmiczne, od mówienia o niebezpieczeństwach związanych z zanieczyszczeniem kosmosu, w końcu zdecydowały się przejść do rzeczy. Pionierami będą Japończycy, którzy w lutym przetestują system takiego czyszczenia. Ale czy to naprawdę prawda? Przecież z biegiem lat dużo mówi się o szkodliwości śmieci, ale w zasadzie nie doszło do żadnych poważnych wypadków z ich powodu. Może pozwolić mu latać i nie musieć wydawać mnóstwa pieniędzy?

Władimir Agapow: Najpierw ustalmy, o czym właściwie mówimy. Co to są śmieci kosmiczne? Według ekspertów wokół Ziemi obraca się ponad 650 tysięcy różnych obiektów większych niż jeden centymetr. Spośród nich obecnie monitorowane są tylko te duże, powyżej 10 centymetrów, których jest około 22 tys. Pozostałe setki tysięcy to incognito, „Mister X”. Ale są jeszcze mniejsze, około milimetra, ich liczbę szacuje się na około 3,5 miliona obiektów.


Najbardziej nieprzyjemne jest to, że ta armada stale rośnie. Nie tylko dlatego, że w kosmos wysyła się coraz więcej urządzeń, które w efekcie końcowym również stają się śmieciami. Problem w tym, że sam „brud” nie jest bierny. Przecież fragmenty lecące z ogromną prędkością zderzają się ze sobą i ulegają zniszczeniu, rodząc przez wiele lat setki i tysiące nowych obiektów. To nie przypadek, że coraz częściej pojawiają się doniesienia o odwróceniu ISS i innych statków kosmicznych z kursu prawdopodobnej kolizji z kosmicznym pyłem.

Ale kiedy mówią o unikaniu kolizji, mamy na myśli tylko dość duże fragmenty, które są stale monitorowane przez specjalne lokalizatory i teleskopy. Jednak na orbicie znajduje się znacznie więcej małych obiektów, których nikt nie jest w stanie wyśledzić, a które są również niezwykle niebezpieczne. Wiadomo, że w przednich szybach wielu statków kosmicznych po wylądowaniu wykryto mikropęknięcia o tak krytycznych rozmiarach, że mogło nastąpić całkowite rozhermetyzowanie urządzenia. Rozumiejąc wszystkie te problemy, siły kosmiczne obecnie gwałtownie zintensyfikowały prace mające na celu zwalczanie śmieci kosmicznych. Nie wolno nam tutaj tracić czasu, doprowadzać sytuacji do skrajności, gdy problem staje się zbyt dojrzały i jest już za późno.

Ale Japończycy są gotowi jako pierwsi rozpocząć sprzątanie...

Władimir Agapow: To nie do końca prawda. Chodzi po prostu o wypróbowanie jednej z wielu opcji. Nie ma wątpliwości, że jest to ważne, ale najprawdopodobniej zwróci uwagę na problem. Tak naprawdę, zanim poważnie podejmiemy się konkretnych projektów, konieczne jest przeprowadzenie inwentaryzacji wszystkich śmieci kosmicznych. Gdzie i co lata, jak niebezpieczne są te obiekty. W tej chwili nie mamy pełnego obrazu. Na niskich orbitach, do trzech tysięcy kilometrów nad powierzchnią Ziemi, około 80 procent śmieci „wisi” na wysokich orbitach, głównie geostacjonarnych, czyli około 36 tysięcy kilometrów nad Ziemią, i pośrednich orbitach eliptycznych - pozostałe 20; procent.

Wydaje się, że musimy pilnie udać się na niskie orbity, na których zgromadziła się lwia część śmieci. Ale z drugiej strony nie mniej ważna jest dla nas orbita geostacjonarna – w końcu pracuje na niej obecnie około 430 urządzeń, a każde kosztuje dziesiątki, a nawet setki milionów dolarów. Dzięki nim mamy Internet, telewizję satelitarną i mnóstwo innych udogodnień. I w przeciwieństwie do niskich orbit, istnieje tylko jedna orbita geostacjonarna i nie możemy stracić tak wyjątkowego zasobu naturalnego.

Oznacza to, że przed zajęciem się mopem kosmicznym musisz zdecydować o swoich priorytetach?

Władimir Agapow: Oczywiście. Co więcej, wcale nie jest konieczne zaczynanie od grubego brudu. Może się okazać, że leci tam, gdzie nie ma urządzeń obsługujących. Lepiej nie dotykać takich fragmentów w najbliższej przyszłości, zwłaszcza jeśli nie kolidują ze sobą. Ale nie wystarczy wyróżnić niebezpieczną grupę; musimy już zrozumieć, co jest w niej najbardziej niebezpieczne. Oznacza to, że zbuduj drzewo priorytetów. I dopiero potem zacznij wydawać pieniądze na czyszczenie orbit. W przeciwnym razie efekt całego tego czyszczenia będzie znikomy.

A może kraje powinny dojść do porozumienia równolegle, żeby w ogóle nie śmiecić? Zatrzymać zanieczyszczenie?

Władimir Agapow: Z inicjatywy ONZ opracowano szereg takich środków, na które zgodziły się różne kraje. Jest tu kilka dość oczywistych pomysłów. Powiedzmy, że jeśli zadziała etap satelity lub rakiety, należy je albo zabrać z tej orbity na niższą, skąd spadną z powodu hamowania i spalenia w atmosferze. Albo po prostu utopić się w oceanie. Dotyczy to dużych obiektów, ale drobnych rzeczy oddzielanych podczas uruchamiania urządzeń i podczas pracy jest znacznie więcej - wszelkiego rodzaju nakrętki, śruby itp. Oczywistym rozwiązaniem jest stworzenie struktur tak, aby nic się nie oddzielało.

Jednak głównym źródłem szczątków są eksplozje na orbicie. Powody są różne. Najczęściej eksploduje resztkowe paliwo. Faktem jest, że po wystrzeleniu satelity na orbitę elementy paliwowe, w tym samozapłonowe, pozostają w fazie rakiety. Dopóki zbiorniki są nienaruszone, nie dzieje się nic strasznego, ale jeśli, powiedzmy, mikrometeoryt przebije się przez ścianę, następuje eksplozja i scena rozpada się na tysiące małych kawałków. Dlatego po zakończeniu programu lotu zaleca się otwarcie specjalnych zaworów w celu spuszczenia pozostałego paliwa w postaci gazów.

Jakie projekty są dziś proponowane w celu usunięcia nagromadzonych śmieci? Jak skuteczna jest metoda, którą przetestują Japończycy?

Władimir Agapow: Japoński projekt zakłada wystrzelenie na orbitę specjalnego satelity i rozmieszczenie włoka elektrodynamicznego. Jest to metalowa siatka o długości 300 metrów, szerokości 30 centymetrów i grubości nici około 1 milimetra. Włok będzie poruszał się po orbicie, wytwarzając pole magnetyczne i wychwytując drobne śmieci. Za kilka miesięcy „sieć” wraz ze swoim zaczepem pod wpływem ziemskiego pola magnetycznego zmieni swoją orbitę i wejdzie w gęste warstwy atmosfery, gdzie ulegnie spaleniu.

Projekt jest dość oczywisty, ale pytanie czy taki włok zbierze dużo śmieci? W końcu w statkach kosmicznych stosuje się niewiele materiałów namagnesowanych; stosuje się głównie niemagnetyczne stopy aluminium, różne folie dielektryczne, a ostatnio także materiały kompozytowe. Obecnie rozważanych jest wiele innych projektów. Na przykład proponuje się użycie laserów. Ale ta opcja natychmiast rodzi wiele pytań. Jak skierować wiązkę światła na mały obiekt, którego nikt nie widzi? Nie jasne. Mówią, że będziemy walczyć z widzialnymi. Powiedzmy, że kierując na niego wiązkę lasera, popchniemy obiekt. Ale gdzie? Kto może przewidzieć, dokąd poleci, jeśli nie zna kształtu obiektu, jego masy ani materiału? W wyniku takiego uderzenia obiekt może stać się jeszcze bardziej niebezpieczny i zderzyć się z działającym urządzeniem.

Moim zdaniem jednym z najciekawszych pomysłów jest zastosowanie różnych układów hamulcowych. Powiedzmy, że po zakończeniu okresu pracy satelita wyrzuca „żagiel”, „spadochron” lub po prostu dużą kulę napompowaną gazem. W rezultacie powierzchnia całej konstrukcji gwałtownie wzrasta, co znacznie ją spowalnia. Urządzenie szybko obniży wysokość lotu, wejdzie w gęste warstwy atmosfery i spali się.

W filmach science fiction od dawna na orbicie działają różne manipulatory, usuwając i instalując satelity i inny sprzęt. Czy w portfolio naukowców są takie projekty?

Władimir Agapow: Oczywiście. Ale są one prawdopodobnie najbardziej złożone technicznie. W końcu duży obiekt śmieci ma masę do kilku ton i obraca się w skomplikowany sposób; Ma ogromną bezwładność. Jak go uchwycić, nie niszcząc ani manipulatora, ani samego statku kosmicznego, na którym manipulator jest zainstalowany? Tutaj musimy rozwiązać złożone problemy techniczne.

Wokół Ziemi krąży 3,5 miliona różnych rodzajów śmieci kosmicznych

Ale oprócz problemów czysto naukowych i technicznych są tu inne problemy. Przecież w ten sposób możesz usunąć nie tylko śmieci, ale także statki kosmiczne innych ludzi, nawet działające. Oznacza to, że są to systemy podwójnego zastosowania – cywilne i wojskowe. Dlatego w walce ze śmieciami kosmicznymi ważny jest aspekt prawny. Z jednej strony śmieci kosmiczne krążą po orbicie, ale z drugiej strony nawet „martwe” obiekty, które spędziły życie, należą do kogoś. A próba usunięcia przez jedno z państw, nawet przy najlepszych intencjach, cudzego obiektu, może doprowadzić do bardzo poważnych konfliktów. Oznacza to, że takie operacje muszą być przeprowadzane w koordynacji ze wszystkimi uczestnikami, aby nie powstało dodatkowe ryzyko. Społeczność światowa pracuje dziś nad tymi kwestiami, ponieważ wszyscy rozumieją: każdy nagły ruch może prowadzić do nieprzyjemnych konsekwencji dla wszystkich. Swoją drogą, nawet jeśli nagle przestaniemy latać w kosmos, ilość śmieci i tak będzie rosła. Szacunki wskazują, że jedynie na skutek wzajemnych zderzeń już przelatujących fragmentów, za 20-30 lat przyrost odłamków przewyższy ich utratę w wyniku naturalnych procesów hamowania w górnych warstwach atmosfery i deorbitacji.

Certyfikat

Obecnie całkowita masa śmieci kosmicznych na orbicie wynosi około 6700 ton. Jego gęstość na wysokościach 800-1000 kilometrów osiągnęła poziom krytyczny. W wyniku zderzenia z nim prawdopodobieństwo utraty statku kosmicznego w ciągu 10-15 lat jest już wyższe niż prawdopodobieństwo utraty statku kosmicznego z powodu awarii systemów pokładowych. Prawdopodobieństwo zderzenia dwóch dużych obiektów na niskich orbitach szacuje się na jedno zdarzenie na 15 lat. Jeszcze 10 lat temu liczba ta była 4-krotnie niższa.
8 komentarzy
informacja
Drogi Czytelniku, aby móc komentować publikację, musisz login.
  1. Wołodia Sibiriak
    +5
    3 lutego 2014 09:15
    Starzec wyszedł w przestrzeń kosmiczną, zarzucił sieć...
    1. +1
      3 lutego 2014 13:03
      Śmiech to śmiech, ale w przypadku dużych śmieci (awarii satelitów) możliwe jest opracowanie małych modułów deflektorów, które będą w stanie wychwycić, zorientować i wepchnąć je w gęste warstwy atmosfery we właściwym czasie, a następnie samodzielnie oddokować. Kosmiczny robot-odkurzacz sterowany z Ziemi lub ze stacji. puść oczko Zaczęli produkować antropomorficzne roboty-manipulatory do stacji.
      1. 0
        3 lutego 2014 17:55
        Cytat z unlevad
        Śmiech to śmiech, ale w przypadku dużych śmieci (nieudanych satelitów) można


        Oczywiście, że można, ale nikt nie chce. Amerykanie i Chińczycy tak otwarcie siedzą i czekają, aż ktoś zacznie sprzątać pobliską przestrzeń, a oni będą dawać jedynie instrukcje, gdzie zemsta będzie czystsza. Niech ten włok popłynie i zobaczymy ile złowi i czy przypadkiem nie złowi za dużo.
    2. AVV
      +1
      3 lutego 2014 13:37
      Cytat: Wołodia Sibiryak
      Starzec wyszedł w przestrzeń kosmiczną, zarzucił sieć...

      Czas otworzyć przestrzeń dla odbiorników metali nieżelaznych. Warte setki milionów dolarów metakolory krążą bezczynnie! Zbieraj i sprzedawaj!!! Właśnie nad tym powinni popracować projektanci, aby projekt był opłacalny!!!
  2. +1
    3 lutego 2014 10:26
    Tak, czas posprzątać co
  3. +1
    3 lutego 2014 11:30
    . Najskuteczniejszym sposobem zniszczenia gruzu jest usunięcie go z orbity pod wpływem ciągu odrzutowego pochodzącego od oparów napromieniowanych wiązką lasera. Na orbicie o długości do 100 km potrzebny jest moduł laserowy o mocy do 1000 kW.
    1. 0
      3 lutego 2014 18:04
      ) sprzątaczka drugie spotkanie
  4. Admirał 013
    0
    3 lutego 2014 11:37
    Prędzej czy później problem ten stanie się dość poważny, a nawet niebezpieczny dla załogi ISS. Spróbuj więc, sprawdź i wybierz najlepszy i tańszy sposób.
  5. +2
    3 lutego 2014 14:54
    Język japoński? Czyszczenie? Niech zajmą się Fukushimą, wtedy można im zaufać. Jestem pewien, że teraz nie będą w stanie zrobić nic kompetentnego
    1. +1
      3 lutego 2014 16:12
      Zgadzam się, zgadzam się, a teraz w Hollywood mogą zacząć kręcić „Grawitację 2”. Tylko że teraz zamiast naszego docelowego satelity jako głównego sprawcy i inicjatora wszystkich kłopotów, pojawi się japoński satelita-odkurzacz, z którego będzie 300. -metrowa sieć magnetyczna, obwieszona kupą drobnych śmieci, odpadła, a cała zabawa leci na najnowszy amerykański statek kosmiczny Orion, właśnie wystrzelony na orbitę.
      1. +1
        3 lutego 2014 19:06
        Który poleciał na Marsa, aby zasiać demokrację
  6. Wołchow
    0
    3 lutego 2014 15:27
    Sprawdzone urządzenie do czyszczenia podniebienia.
  7. 0
    3 lutego 2014 18:02
    Wahadłowce mogłyby odbierać z orbity stare, zużyte satelity, w ten sposób oczyszczając orbitę, co jest teoretycznie prawdą.

    Ale to małe fragmenty sprawiają więcej problemów, sieć do ich składania to ciekawy pomysł, ale jakie powinno być ogniwo, żeby zbierać milimetrowe fragmenty..
    Uważam, że jest to już spóźnione rozwiązanie, ale rozwiązanie nie jest fontanną.

    Amerykanie mają krzesło do latania w kosmos. można go używać do zbierania śmieci... To oczywiście utopijny pomysł. ale nie jest gorszy od japońskiego.
  8. listonosz
    0
    3 lutego 2014 18:18
    Pierwszy w historii odkurzacz kosmiczny, zostanie prawdopodobnie wystrzelony w 2016 r. z wykorzystaniem systemu kosmicznego wielokrotnego użytku opracowywanego przez Swiss Space Systems.

    „Czystszy” satelita za pomocą specjalnego manipulatora będzie zbierał śmieci kosmiczne do znajdującego się w nim przedziału. Gdy komora się zapełni, satelita powróci do atmosfery ziemskiej, gdzie spali się wraz ze śmieciami kosmicznymi.







    Aby uniknąć wyzwań prawnych ze strony innych krajów, pierwszym „celem” odkurzacza będzie SwissCube – pierwszy satelita zaprojektowany w całości w Szwajcarii – na Politechnice w Lozannie i wystrzelony w 2009 roku.


    NASA zamierza zestrzelić śmieci kosmiczne za pomocą naziemnego lasera.





    Szacunkowa moc lasera polarnego wynosi zaledwie 5 kilowatów, co wystarcza do wypchnięcia z orbity do 10 obiektów dziennie.
    Długotrwałe narażenie, trwające ponad godzinę lub dwie, może spowodować przeniesienie gruzu na bezpieczną trajektorię lub trajektorię prowadzącą do samozagłady w atmosferze.
    1. +1
      3 lutego 2014 19:08
      Ten ostatni przypomniał mi Technodrom z Wojowniczych Żółwi Ninja :D
    2. 0
      4 lutego 2014 17:59
      Laser ten nie tyle zderzy się, co stworzy jeszcze więcej drobnych śmieci. I nikt nie wie, dokąd poleci - w przestrzeń, w nieważkość...
      1. Komentarz został usunięty.
      2. listonosz
        0
        5 lutego 2014 01:39
        Cytat z unlevad
        Ten laser nie będzie tak bardzo kolidował


        Laser o mocy 5kW? W odległości 200 km?
        CIŚNIENIE ŚWIATŁA (Ciśnienie promieniowania elektromagnetycznego, ciśnienie światła to ciśnienie wywierane przez światło (i ogólnie promieniowanie elektromagnetyczne) padające na powierzchnię ciała.)
        jako przykład
        Wiązka lasera o długości fali 663 nm pada normalnie na głowicę rakiety lecącej w stratosferze, która ma lustrzaną powierzchnię (współczynnik odbicia jest bliski 1). Siła, z jaką działa na głowę, jeśli powierzchnia przekroju wiązki wynosi 1 cm2, a natężenie promieniowania lasera wynosi 1030 W/m2.

        To (wiązka lasera) spowolni obiekt kosmiczny (gruz), zmniejszy jego prędkość do mniej niż 1 prędkości kosmicznej, a obiekt wejdzie w gęste warstwy atmosfery (zniszczy lub spali)
  9. Wytrzymałość
    0
    3 lutego 2014 23:41
    Gdzie jest nasz wspaniały hodowca NANO Chubais? Dlaczego nie opracowano jeszcze nanozyny? Jednocześnie mogliby wyłączyć Golf Stream. Pokaż Brytyjczyków i innych, którzy rozgrzali „rosyjską zimę” w prawdziwym życiu.