Лазеры помогут очистить околоземное пространство от космического мусора
 Смоделированное изображение засоренности на околоземной орбите. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Уже несколько десятилетий человечество осваивает околоземное космическое пространство, но не особо заботится о сборе накопившегося мусора. Ситуацию усугубляют случайные столкновения искусственных космических аппаратов, приводящие к их повреждению и возникновению новых россыпей деталей, свободно дрейфующих на орбите. В результате на сегодняшний день на околоземной орбите ученые насчитывают нескольких сотен тысяч угрожающих использованию этой зоны пространства единиц космического мусора, диаметром более 1 см.
Конечно, крупный мусор, например фрагменты корпусов ракет, подлежит сборке. Но этого не достаточно. Мелкие объекты также должны быть удалены с орбиты, ведь вероятность того, что мелкий мусор повредит жизненно важные органы космического аппарата в 45 раз выше, чем вероятность столкновения с крупным космическим «мусорным телом». При стандартной скорости на данной орбите, равной 12 км/с, деталь 1 см в диаметре может пробить дыру в Международной космической станции, а обычный 100-граммовый болт, потерянный в пространстве 10 лет назад, - приведет к летальному исходу, если ударит в командный отсек.
Около 15 лет назад группа ученых из Photonic Associates (США) предложила использовать для удаления мелкого мусора из околоземного пространства специальные лазерные орбитальные станции (laser orbital debris removal, LODR). Такие станции по их предположению должны использовать систему зеркал или призм, чтобы перенаправить лазерное излучение с поверхности Земли в нужную точку околоземного пространства и тормозить частицы мусора, побуждая их входить в атмосферу. Для фокусировки пучка света должен был использоваться телескоп, способный «поймать» цель диаметром 30 см на расстоянии в 1000 км. При помощи излучения частотой 10 КГц и мощностью 75 КВт, лазер мог бы замедлить частицы диаметром не менее 10 см «одним выстрелом», ведь для их падения на Землю достаточно обеспечить замедление всего на 100 м/с.
Совсем недавно команда пересмотрела свой проект, использовав в нем последние достижения техники. В отличие от 1996 года, сейчас уже активно используются лазеры и телескопы, подходящие для LODR. Таким образом, предложенное когда-то решение для сбора космического мусора наконец можно воплотить в реальности. Более того, с современными компонентами LODR может справиться даже с крупными фрагментами космического мусора.
Система LODR имеет целый ряд преимуществ по сравнению с предложенными на сегодняшний день аналогами. Во-первых, затраты на нее несопоставимы с затратами на транспортировку грузов на орбиту (10 тысяч долларов США за килограмм груза). Кроме того, любая механическая система по сбору этого мусора не выдерживает никакого сравнения с LODR: она должна обладать столь большой площадью сечения, что это будет просто непрактичным. К примеру, блок аэрогеля, предложенный в работе ученых T. Hanada и Y. Kitazawa (Small and medium orbital debris removal using special density material, Proc. NASA/DARPA Orbital Debris Conf., 2009), для захвата частиц космического мусора, перемещающихся со скоростью 12 км/с должен иметь толщину 50 см и площадь сечения – 174 км2. Чтобы доставить этот аэрогель на орбиту потребуется затратить 1 триллион долларов США. По мнению научной группы, затраты на удаление 1 небольшого тела с помощью их системы будут всего несколько тысяч долларов; крупное тело потребует затраты 1 миллиона долларов США.
Также по теме:
Источники: