ClearSpace — швейцарский стартап, который с 2020 года разрабатывает проект космического мусоровоза по поручению Европейского космического агентства.
Только что проект прошел важную технологическую экспертизу. Это значит, что в 2026 году мы станем свидетелями того, как большая механическая клешня перехватывает и уничтожает орбитальный фрагмент ракеты «Вега».
Сколько космического мусора пролетает над нашими головами?
На основе статистической модели, разработанной ЕКА, количество космического мусора с учетом размера рассчитывается следующим образом :
- 36 500 объектов размером более 10 см,
- 1 миллион объектов диаметром 1-10 см,
- 130 миллионов объектов диаметром от 1 мм до 1 см.
Суммарная масса объектов на околоземных орбитах составляет 10 700 тонн. Речь идет о состоянии на конец декабря 2022 года.
Что может означать слишком много мусора на орбите?
Экспоненциально растущее количество космического мусора может привести к так называемому синдрому Кесслера. Это ситуация, когда космический мусор, накопленный на низкой околоземной орбите, сталкивается друг с другом и создает новый мусор. Они, в свою очередь, снова сталкиваются друг с другом, создавая еще больше осколков. Проблема была впервые описана американским астрофизиком и сотрудником НАСА Дональдом Дж. Кесслером.
То, что раньше было лишь теоретическими догадками, все быстрее и быстрее становится реальностью. Скопление на низкой орбите разгоняющихся до 27,4 тыс км/ч обломков, особенно крупных, может затруднить безопасный запуск ракеты. Поэтому космические мусоровозы и другие методы очистки орбиты просто необходимы.
Как работает идея ClearSpace?
Идея стартапа ClearSpace, миссия которого просто ClearSpace-1, состоит в том, чтобы построить спутник, который, когда он достигнет опасного космического мусора, вытянет четыре механических руки, захватит мусор и зафиксирует его механическим захватом. Затем он будет снижать свою траекторию, пока не войдет в атмосферу, где сгорит вместе с захваченными им крупными обломками.
Но если кто-то думает, что это простая операция, то сильно ошибается.
- Каждая космическая миссия связана с рядом технологических задач. От собственно проектирования очень сложной системы, которой является спутник, до необходимости его адаптации к непростым условиям космической среды. Также важно обеспечить соответствующие технические параметры для удовлетворения требований, связанных с надежностью всей системы. По словам инженера, миссия по сходу с орбиты, первым реальным примером которой является ClearSpace-1, добавляет новый уровень проблем инженерам, работающим над ее реализацией.
Обратите внимание: Возвращение Японского космического корабля "Хаябуса-2" после длительного путешествия..
Енжей Баран из Лаборатории мехатроники и спутниковой робототехники Центра космических исследований Польской академии наук (LMRS CBK PAN), работающий над проектом ClearSpace-1.Он подчеркивает, что правильный подход к захваченному объекту крайне важен. А также для минимизации сил, действующих на систему захвата в момент контакта и отключения ее.
Как ловят космический мусор?
- Для этого траектория, по которой движется спутник, должна быть спроектирована и реализована таким образом, чтобы относительная скорость между обгоняющим объектом (т н преследователем) и догоняющим объектом (т н целью) была как можно меньше насколько это возможно. Это большая проблема из-за системы навигации и управления. Малейшая ошибка может привести даже к разрушению одной из подсистем спутника и, как следствие, провалу всей миссии, добавляет инженер.
Пять инженеров LMRS CBK PAN отвечали за разработку системы преследователя для маневра надводного лова.
- Для проведения тестов нам пришлось масштабировать систему четыре раза. Это необходимо сделать для того, чтобы его можно было поместить на специальное тестовое устройство, которое мы называем гранитным столом. На этом столе агрегаты перемещаются на воздушных подшипниках, и весь маневр отключения выполняется в так называемом «плоском варианте», — поясняет Джензи Баран.
Опасен ли космический мусор для человека?
Космический мусоровоз вступает в фазу реализации. Будем надеяться, что в будущем спутники-грабберы будут часто появляться на орбите. Тем более, что в отчете ЕКА об окружающей среде космического мусора подчеркивается необходимость начать активную очистку космической среды — удаление существующих крупных объектов мусора из загруженных зон — чтобы остановить экспоненциальный рост космического мусора.
А крупный космический мусор не только угрожает космическим кораблям, но и представляет все более реальную угрозу для человека. Ситуации с китайскими тяжелыми ракетными ступенями, которые уже много дней циркулируют по орбите, вызывая опасения по поводу того, где они упадут, дали сильный сигнал к тому, чтобы заняться этой темой. К тому же не так-то просто рассчитать, куда упадет такой предмет.
- Модели выхода различных объектов в атмосферу постоянно уточняются, ведь вопреки видимости, ситуация не так проста. Во-первых, на этом заключительном этапе миссии мы обычно не знаем, вращается ли интересующий нас объект, и если да, то в какой плоскости и с какой скоростью. В случае с пулей дело простое - из-за постоянной части предмета даже в случае вращения траектория полета существенно не изменится.
Но обычно мы отправляем в космос не идеальные сферы, а объекты самой разной формы, поведение которых в пространстве трудно предсказать. И решающее значение здесь имеет плоскость атаки, то есть поперечное сечение объекта, — поясняет доктор Томаш Суходольский из лазерной станции астрогеодинамической обсерватории станции PSC PAN, включающей мониторы космического мусора.
Больше интересных статей здесь: Космос.
Источник статьи: ClearSpace — швейцарский стартап, который с 2020 года разрабатывает проект космического мусоровоза по заказу Европейского космического агентства.