Российские ученые придумали защиту от космического мусора
Орбитального мусора становится больше, и это проблема. Даже крошечный осколок — менее миллиметра — способен пробить обшивку космического аппарата и повредить внешнюю аппаратуру. Чтобы обезопасить корпус, его покрывают разными сплавами, пленками и даже бронируют. Но чем больше вес, тем тяжелее и дороже поднять устройство в воздух. Ученые из МГУ придумали для спутников и станций относительно легкую и надежную защиту.
По официальным данным Европейского космического агентства (ESA), сейчас на околоземной орбите находится более 131 млн единиц космического мусора. И с каждым годом эта цифра все выше. Точкой отсчета стал 1957 год, когда СССР запустил первый искусственный спутник Земли. С тех пор по всему миру произвели более 6,5 тыс. запусков ракет — и более 15 тыс. аппаратов оказались на орбите. Оценить их количество можно на интерактивной карте.
Космический мусор — вращающиеся вокруг Земли, исчерпавшие свой энергетический ресурс, не действующие космические аппараты, ступени ракет и их обломки, фрагменты взорвавшихся ракет и устройств, а также соприкоснувшихся объектов. Так, в 2009 году 600-килограммовый спутник связи США «Иридиум-33» на скорости около 12 км/с столкнулся с российским спутником «Космос-2251» массой 1 000 кг, который не функционировал с 1995 года, в результате чего образовалось более 2 200 крупных фрагментов.
Консенсуса о том, как решать проблему космического мусора, пока нет, но попытки уже предпринимаются. Например, недавно на орбиту был выведен космический грузовик Dragon, на борту которого находится экспериментальный вариант мусоросборщика. Он ищет и захватывает обломки с помощью гарпуна и сети.
Первый в истории человечества штраф за космический мусор получил американский провайдер спутникового телевидения Dish Network. Специалисты компании ошиблись в расчетах, и им не хватило топлива, чтобы убрать с орбиты выработавший ресурс спутник EchoStar-7, который летал вокруг Земли с 2002 года. Его вывели из эксплуатации на высоте около 122 км, хотя должны были сделать это на отметке почти вдвое выше. Так что теперь этот аппарат может столкнуться с действующими спутниками, за что компании придется заплатить штраф — 150 тыс. долларов.
Пока околоземная уборка только начинается, ученые ищут способы обезопасить космические аппараты. Так, в МГУ разработали сотовое покрытие, которое состоит из множества контейнеров, наполненных газожидкостной смесью. Такую защиту можно устанавливать на специальные экраны, которые будут принимать на себя удары, аккумулируя и трансформируя кинетическую энергию.
Земля в иллюминаторе, возможно, в будущем станет почти не видна из-за обилия на ее орбите космических аппаратов, их обломков и другого мусора
Изображение: © Dima Zel / Shutterstock / FOTODOM
«Чем больше энергии будет поглощено сотовым защитным экраном, тем меньше ее будет передано защищаемому объекту. В процессе взаимодействия с контейнером происходит разрушение ударника и стенки и формирование облака мелких расплавленных капель. Это облако быстро тормозится в атмосфере жидконаполненной соты и переводит свою кинетическую энергию в тепловую сжатого пара, которая, в свою очередь, вызывает образование ударной волны, разрывающей ячейку изнутри. Таким образом, многослойная сотовая защита способна поглотить большую часть кинетической энергии удара», — объясняет один из руководителей проекта, заведующий лабораторией волновых процессов, профессор кафедры газовой и волновой динамики механико-математического факультета МГУ Николай Смирнов.
Результаты эксперимента подтвердили эффективность предложенной схемы. Благодаря российской разработке можно снизить вес защитной конструкции орбитальных станций на 20 %, что позволит сократить затраты на запуск.
