На вашей улице мусорить - это раздражение. Но в космосе это может быть смертельно. Биты мусора из прошлых миссий, мертвые спутники и старые ракетные ускорители в настоящее время насчитывают около 30 000 тонн мусора на орбите, начиная от потерянных гаек и болтов до целых несуществующих спутников. Это проблема для космонавтов и работающих космических кораблей, потому что даже кусок материала размером с ВВ, движущийся с орбитальной скоростью, может нанести удар. По данным НАСА, небольшие осколки могут перемещаться со скоростью 17 500 миль в час, что почти в восемь раз превышает скорость пули, выпущенной из военной винтовки.
Связанный контент
- Нет, китайский Tiangong-1 не будет "лить жидкий металл на землю"
- Живые клетки, вооруженные крошечными лазерами, могут помочь в борьбе с болезнями
- Этот космический корабль Pac-Man будет пожирать спутник
- Япония планирует поездку на Луну к 2018 году
- ВМФ хочет помешать космическому мусору, выпустив больше космического мусора
Предложения по избавлению от космического мусора включают в себя сети в космосе и солнечные паруса. Проблема этих концепций заключается в необходимости совмещения орбит с обломками, маневрирование для которых требует большого количества топлива или, в случае солнечных парусов, большого количества пируэтов в космосе. Поэтому некоторые ученые и инженеры предлагают что-то попроще: сбить вещи.
На этой неделе команда во главе с Тошикадзу Эбисузаки из японского научно-исследовательского института RIKEN предложила использовать космический ультрафиолетовый лазер с телескопом. Чтобы продемонстрировать эту концепцию, они хотят запустить волоконно-оптический лазер на Международной космической станции и соединить его с уже предусмотренным бюджетом и одобренным телескопом - Космической обсерваторией экстремальной вселенной (EUSO), которая должна быть установлена на МКС и запланирована для запуск в 2017 году.
«Мы хотим использовать МКС в качестве платформы и испытательного стенда», - говорит Эбисузаки, чья команда описала свою идею в прошлом месяце в Acta Astronautica . EUSO был изначально разработан как детектор космических лучей. Когда высокоэнергетические лучи попадают в атмосферу Земли, они создают ультрафиолетовое свечение, и телескоп способен улавливать такие вспышки. Команда Ebisuzaki считает, что это может выполнять своего рода двойную обязанность, потому что инструмент имеет широкое поле зрения.
План состоит в том, чтобы телескоп искал осколки, когда МКС находится на ночной стороне Земли, но все еще может смотреть за горизонт на вещи, освещенные солнцем. Это происходит в течение примерно 5 минут каждой 90-минутной орбиты. Когда телескоп видит что-то, можно запустить относительно слабый лазерный импульс, чтобы осветить объект. Луч отразится от него и позволит системе лучше понять, как далеко он находится и как быстро он движется - в основном, ультрафиолетовая версия радара.
В этот момент волоконно-оптический лазер мог излучать больше импульсов, на этот раз с большей мощностью и более плотным лучом. Каждый импульс будет длиться всего около одной десятой наносекунды, но тысячи будут запущены. Лазер не распадется на осколки, а испарит небольшую часть. Пар тогда действует как крошечный поджог двигателя, замедляя части настолько, что они падают в атмосферу и сгорают.
Даже если лазер на борту МКС докажет свой потенциал, команда не станет дерзкой. Их следующим шагом будет запуск небольшого независимого спутника с аналогичной настройкой для дальнейшего тестирования концепции. Этот «мини-EUSO», как его называет Ebisuzaki, будет вращаться на той же приблизительной высоте, что и МКС, и будет служить демонстрацией «реального мира». Если этот этап будет успешным, команда, наконец, отправит полноразмерный спутник для очистки от мусора, который будет подниматься выше МКС примерно до 500 миль, чуть выше, где плотность мусора имеет тенденцию к пиковому значению.
Некоторые ученые, однако, выразили скептицизм по поводу деталей плана Эбисузаки. Клод Фиппс, управляющий партнер Photonics Associates, компании из Санта-Фе, занимающейся изучением лазерных движителей, в 2014 году предложил аналогичную систему под названием L'ADROIT. Предложение Фиппса включает в себя телескоп видимого света, который будет перемещаться по полярной орбите (перпендикулярно экватору). ), потому что именно там обычно находится большая часть мусора.
По словам Фиппса, некоторые из проблем, связанных с планом EUSO, связаны с физикой орбиты МКС, что ограничит эффективность проекта. МКС находится ниже значительной части проблемного мусора, а телескоп спроектирован так, чтобы указывать на Землю, поэтому ловить цели под прямым углом будет сложно. Кроме того, толчок от испарения может быть в неправильном направлении, чтобы эффективно разгрузить космический мусор - луч не всегда будет ударять его в лоб, то есть то, что вы хотите отправить кусочки в атмосферу.
Другая проблема заключается в том, насколько хорошо волоконно-оптические лазеры будут работать за пределами лаборатории. Такие лазеры сделаны из множества волокон, связанных вместе, и свет, проходящий через них, должен быть точно рассчитан по времени. «Если вы скажете, десять волокон, или десять тысяч, в некотором круговом массиве, волновые фронты должны выходить в один и тот же момент», - говорит Фиппс. Это требует много тонкой настройки. Идея Фиппса состоит в том, чтобы использовать более обычный однолучевой лазер, хотя Эбисузаки говорит, что волоконно-оптическая система позволяет лучше рассеивать тепло.
Тем не менее, хорошей частью идеи Эбисузаки является поэтапный подход, который позволяет им показать, что работает по мере их расширения, говорит Фиппс. «[Ebisuzaki] также имеет довольно умный дизайн для телескопа», добавляет он.
Удаление космического мусора с помощью таких систем вызывает все больший интерес - на следующей неделе Фиппс собирается на совещание экспертов во Франции, чтобы обсудить эту самую тему. Помимо уменьшения опасности для космонавтов, извлечение старых спутников из ценной орбитальной недвижимости было бы экономическим благом, поскольку эти нефункционирующие корпуса мешают. И опасность того, что спутник на низкой околоземной орбите, такой как в системе GPS, будет разбит беспризорным металлом или даже другим спутником, вполне реальна. Это случилось однажды в 2009 году, когда спутник связи Иридиум и более старый российский зонд столкнулись, распространяя еще больше мусора по всему миру.
С накоплением идей и предложений, Фиппс надеется, что космические агентства начнут двигаться быстрее и реализуют план, прежде чем космический мусор станет смертельным. «Боюсь, это повлечет за собой смерть», - говорит Фиппс. «Но я надеюсь, что нет».
