Космический мусор. Аппарат по сбору и утилизации космического мусора

Энтузиазм человечества в освоении космоса привёл к появлению нового класса космических объектов - космического мусора, - который значительно превосходит населённость метеорами размером более 1см (более мелкоразмерные частицы невозможно наблюдать, а следовательно, и посчитать).

Под космическим мусором подразумеваются все искусственные объекты и их фрагменты в космосе, которые уже неисправны, не функционируют и никогда более не смогут служить никаким полезным целям.

Впервые о масштабном загрязнении космоса учёные заговорили в 1980-х, когда концентрация мусора на орбите Земли достигла такой плотности, что баллистикам требовалось хорошенько поработать, чтобы безопасно разместить среди него тот или иной спутник.

Сейчас мусор, заполнивший космическое пространство, угрожает сохранности искусственных спутников и безопасности астронавтов, когда те выходят в открытый космос. Космический мусор включает как мелкие предметы - болты, старые отвертки, пластиковые пакеты, сломанные ручки и компакт-диски, так и гораздо более крупные, например, обломки выведенных из строя спутников, блоков, отделившихся от ракет. Скорость движения в космосе и мелких, и крупных объектов может достигать нескольких тысяч километров в час. Поэтому они представляют серьезную угрозу для космических кораблей и действующих спутников. Данная проблема является актуальной на современном этапе развития космонавтики и исследования околоземного пространства.

Среди последних событий, связанных с космическим мусором, стоит отметить столкновение отработанного российского спутника «Космос-2251» и американского -Iridium 33, произошедшее 10 февраля 2009 года. Также стоит отметить и то, что 12 марта 2009 года Члены 18-й экспедиции на МКС эвакуировались на космический корабль «Союз» из-за возможности столкновения станции с космическим мусором. После того как стало известно, что опасность миновала, члены экипажа вернулись на МКС.

Исследователи из Хьюстонского космического центра имени Джонсона пришли к таким выводам с помощью компьютерной модели, описывающей поведение тел на околоземной орбите. Из 9 тысяч объектов, которые там находятся сейчас, 17 процентов составляют отработанные ступени ракет, 31 - действующие и испорченные спутники, и 13- различные «случайные» детали. Всё остальное - осколки, образовавшиеся при столкновениях.

В 1993 году появился Международный координационный комитет по проблемам космического мусора (IADS). Затем для наблюдений за околоземной орбитой была создана US Space Surveillance Network - распределённая система радаров, которая отслеживает траектории объектов диаметров от нескольких сантиметров. Однако в будущем придётся действовать более активно - то есть специально изымать из космического пространства фрагменты запущенных прежде устройств.

Уже были предложены следующие способы утилизации космического мусора:

1. Способ I: использовать магнит, укрепленный на специальном спутнике, который будет притягивать металлический мусор. Затем этот магнит с мусором отстыковывается от спутника и сгорает в атмосфере Земли.

2. Способ II: неметаллический мусор захватывается способом космического траления, когда между двумя спутниками будет растянут особый трал, захватывающий мусор.

3. Способ III: создать спутник большой массы и запустить его на орбиту вокруг Земли, придав ему вращательное движение. Получившаяся гравитация будет искривлять траектории движения обломков на орбите и отправлять их в атмосферу Земли, где они и сгорят.

Мы хотим предложить проект аппарата по сбору и утилизации космического мусора. Аппарат состоит из 4-х модулей, соединенных между собой телескопическими складывающимися креплениями. Блоки данного аппарата доставляются на орбиту отдельно друг от друга на специальных ракетах-носителях. Работает аппарат по принципу резки-траления:

двигатели для маневрирования лазерная сетка складываемый фотонный двигатель

1) измельчённый мусор попадает в сверхпрочную жаростойкую сетку-ловушку, также обладающую электромагнитным полем для захвата металлических микрочастиц, в сетке мусор будет накапливаться;

2) после заполнения сетки лазеры деактивируются, и аппарат складывается, спрессовывая содержимое сетки - образуется своеобразный брикет заполненный мусором;

3) далее следует утилизация космического мусора: первый способ: аппарат притормаживает и меняет орбиту, затем он раскладывается и выпускает из сетки брикет космического мусора, он движется по инерции по орбите, которая проходит через верхние слои атмосферы Земли, атмосфера тормозит брикет мусора, после нескольких витков он сходит с орбиты и сгорает, входя в плотные слои атмосферы; второй способ (более экологичный): аппарат разгоняется по направлению к Солнцу, при достижении второй космической скорости происходит раскладывание сетки и торможение аппарата, в результате чего мусор движется к Солнцу, а аппарат возвращается на заданную орбиту.

По завершении одного из предложенных способов утилизации, аппарат снова продолжает работу. Для пополнения запасов топлива к аппарату время от времени направляется специальный космический танкер-заправщик.

Конструктивные особенности аппарата:

1. изготавливать аппарат необходимо из сверхпрочных и лёгких материалов (титановые сплавы);

2. альтернативой обычному топливу может служить фотонная тяга;

3. из-за высоких перегрузок аппарат должен быть беспилотным;

4. в космос доставляются отдельные блоки, а сборка проводится на околоземной орбите;

5. отражатель должен быть складывающимся;

6. для возможности маневрирования необходимо установить боковые двигатели на жидкостно-кислородном топливе;

7. для возможности выведения в космос аппарата, его детали не должны превышать размеры ракет-носителей шаттлов: высота основных блоков около 35 метров, радиус отражателей около 10 метров, телескопические соединения в сложенном состоянии – 10 метров, разложенном – 40 метров, площадь сетки 40х40 квадратных метров.

Выводы.

Загрязнённость космоса с каждым днём продолжает расти. На современном этапе с помощью существующих технологий тяжело решить проблему загрязнённости космического пространства. Поэтому сейчас разумным шагом по сохранению космического пространства есть принятие мер по уменьшению загрязненности.