Ученые создают тяговое устройство для ликвидации космического мусора
Тяговый луч, как показывают некоторые научно-фантастические фильмы, - это луч, используемый для притягивания или приведения в движение объектов на расстоянии. До сих пор эта технология была чем-то из области фантастики, но недавно исследователи попытались перенести эту идею в реальность с целью очистки орбиты Земли от космического мусора.
В последние годы количество спутников, вращающихся вокруг Земли, растет в геометрической прогрессии. В 2019 году небо было усеяно примерно 2300 такими аппаратами, а сейчас эта цифра увеличилась почти в пять раз. В первую очередь это связано с бурным развитием коммерческой космической отрасли. Однако это развитие сопровождается растущей обеспокоенностью по поводу космического мусора. Этот орбитальный мусор представляет собой ряд опасностей, в том числе риск столкновения с другими космическими аппаратами или падения на Землю.
Столкнувшись с этими проблемами, исследователи из Колорадского университета в Боулдере запустили инновационный проект по решению проблемы космического мусора на геостационарной орбите: речь идет о более чем 550 фрагментах мусора. Инициатива получила название "электростатический тягач" и направлена на разработку судна, способного свести с орбиты этот мусор с помощью электростатического притяжения. "Это похоже на тяговый луч, который можно увидеть в фильме "Звездный путь", хотя он не такой мощный", — поясняет в пресс-релизе профессор Ханспетер Шауб, возглавляющий исследование.
Космическое кладбище
Принцип действия электростатического тягача основан на системе, объединяющей обслуживающий космический аппарат и электронную пушку. Задача состоит в том, чтобы переместить космический мусор в определенную зону, удаленную от Земли и выполняющую роль "космического кладбища", где он может находиться неограниченное время, не создавая проблем.
При работе системы электронная пушка посылает пучок электронов в сторону обломков. Эти частицы придают обломку отрицательный заряд, а служебному кораблю — положительный. Такая разница зарядов создает электростатическое притяжение между двумя объектами, достаточное для того, чтобы притянуть обломки к кораблю.
Электростатическое притяжение откалибровано таким образом, что два аппарата остаются разделенными на расстоянии 20-30 метров, что позволяет избежать столкновения. Теоретически эта операция может быть осуществлена на расстоянии более 300 км.
Ограничения проекта
Несмотря на свой потенциал, проект электростатического тягача сталкивается с рядом проблем. На удаление одного обломка может потребоваться до трех месяцев. Такая "медлительность" может оказаться проблематичной, тем более что количество спутников на орбите Земли растет бешеными темпами. Только компания SpaceX в настоящее время выводит на орбиту около 1 000 спутников в год. При таких темпах одного обслуживающего космического аппарата будет далеко не достаточно.
Самым серьезным препятствием является финансирование. Создание прототипа потребует миллионов долларов, не говоря уже о стоимости крупномасштабной системы. Кроме того, для запуска космического корабля потребуется значительная сумма. Если команде удастся преодолеть эти финансовые трудности, то проект должен быть реализован примерно через десять лет, причем первые испытания будут проводиться на двух спутниках.
Однако даже если все эти препятствия будут преодолены, следует иметь в виду, что электростатический тягач не сможет очистить всю геостационарную орбиту, главным образом из-за скорости его действия, что делает его непригодным для устранения мелких фрагментов космического мусора.