Опасный космический мусор: можно ли "пропылесосить" орбиту Земли

Чего только не летает на орбите: старые зонды, отработанные ступени ракет, фрагменты обшивки. Вокруг Земли сейчас вращается около 130 миллионов объектов, которые признаны космическим мусором. И совсем скоро это все начнет сыпаться людям на голову. По подсчетам ученых, к 2030 году вероятность смерти от космического мусора увеличится на 10%. О том, как очистить космическое пространство от мусора, рассказывает программа "Наука и техника" с ведущим Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.

Захламление околоземной орбиты 

7 сентября 2020 года жители китайской деревни Лилун заметили в небе неопознанный объект. Он снижался на огромной скорости, а при ударе о землю взорвался и загорелся. В тот день с космодрома Тайюань вывели на орбиту спутник зондирования Земли. Инженеры неправильно рассчитали траекторию падения. Одна из отделившихся ступеней ракеты обрушилась на населенный пункт. 

И это далеко не единственный подобный случай. Космический мусор становится все опаснее. По данным Европейского космического агентства, на орбите скопилось девять тысяч тонн отходов. Наглядно оценить масштабы загрязнения околоземного пространства позволяет специальная карта. На ней отображаются действующие спутники и космический мусор. Околоземная орбита так захламлена, что с трудом можно различить очертания материков.

С каждым годом обломков становится все больше. Если так пойдет и дальше, скоро будет невозможно запускать новые спутники: на орбите для них просто не останется места, а самые большие фрагменты космического мусора начнут падать на Землю. Как устранить угрозу, придумали японские специалисты. 

"Перед вами спутник-уборщик. Он весит 175 килограммов и работает за счет магнита, который притягивает к себе обломки", – пояснил куратор программы, старший научный сотрудник компании – разработчика спутника-уборщика Азаму Сато. 

Такие ловушки для мусора будут находить фрагменты космических кораблей с помощью датчиков, подходить к ним поближе, а затем пристыковываться к обломкам при помощи мощных магнитов. Далее космический мусорщик отбуксирует отходы в атмосферу, где они просто сгорят. 

Орбитальный уборщик из Омска 

В 2021 году японцы протестировали свою технологию и доказали, что она работает. Правда выяснилось: чтобы примагнитить объект, спутнику требуется потратить очень много времени и топлива. Такими темпами большая космическая уборка может затянуться на столетия и обойтись в миллиарды долларов. 

Решение проблемы предложили в Омске. Там разработали космический мусорщик размером всего два на два метра. Он экономично расходует топливо и легко маневрирует. Спутник быстро подлетает к обломку и цепляет его на трос, а затем начинает раскручиваться вместе с грузом. 

"Действует центробежная сила, которая растягивает, с одной стороны, мусор, а с другой стороны – разгонный блок, на котором находится двигательная установка. Эти силы уравновешиваются, и получается тонкость: мы делаем импульс по направлению троса, трос смещается", – рассказал доктор технических наук, профессор кафедры "Авиа- и ракетостроение" Омского государственного технического университета Валерий Трушляков. 

За счет центробежной силы спутник тащит обломок в атмосферу. Там сгорают и мусор, и космический аппарат. Все орбитальные уборщики, по сути, одноразовые. Это их главная проблема. Поэтому у дешевых российских аппаратов большие перспективы. 

Швейцарский мусоровоз 

В Швейцарии на космическую уборку денег не пожалели и придумали мусоровоз под названием "Чистый космос". Европейское космическое агентство выделило на этот проект гигантскую сумму в 100 миллионов долларов. Запуск миссии запланирован на 2025 год.

"Первой целью станет Веспа. Механическое устройство весит 112 килограммов. Оно было нужно для вывода на орбиту одной ракетой-носителем сразу нескольких спутников. Сейчасземные инстанции не контролируют Веспу. Она вращается вокруг Земли на высоте 800 километров. И, кроме того, поворачивается вокруг собственной оси. Это один из самых сложных объектов на орбите", – рассказал директор швейцарского космического центра Волкер Гасс. 

Мусоровоз с помощью искусственного интеллекта рассчитает траекторию полета, обнаружит спутник и схватит его руками-манипуляторами. Казалось бы, довольно простая задача. Но в космосе для ее выполнения потребуется ювелирная точность.

"В научно-фантастических фильмах часто можно видеть, как астронавт пытается поймать инструмент, но стоит ему при этом сделать одно неловкое движение, как инструмент улетает в космос, словно мячик для гольфа. С Веспой может случиться точно так же", – отметил научный сотрудник швейцарского космического центра Мюриэль Ричард. 

Китайский космический парашют 

Чтобы поймать такой весомый объект, мусоровозу придется задействовать все четыре манипулятора. Он должен будет на минимальной скорости подойти к Веспе, широко развести руки и медленно заключить ее в объятия, а затем отбуксировать на утилизацию в атмосферу. 

Схема выглядит эффективной. Но стоит ли тратить 100 миллионов долларов на уничтожение одного из 130 миллионов объектов на орбите? Швейцарцы уверены, что стоит. Ведь в будущем они хотят научить свой аппарат захватывать и буксировать до 10 объектов за раз. Правда в масштабах космической уборки это капля в море. Но главная проблема в другом: спутники-мусоровозы выводят на орбиту с помощью ракет, которые отбрасывают отработанные ступени и производят новый мусор. 

В Шанхайской академии космических технологий уверены, чтобы на орбите было чисто, нужно сразу убирать за собой. Ученые предлагают еще до запуска крепить к каждому аппарату специальный тормозной парашют. После завершения миссии он раскроется и стянет ненужный корабль с орбиты в атмосферу. 

"Принцип действия основан на том, что при большой площади поверхности тормозной парус будет ускорять процесс возвращения спутников и ракет за счет атмосферного трения. Все остальное сделает притяжение Земли", – говорит старший дизайнер Китайского исследовательского института ракетной техники Ли Донг. 

Свой парашют китайцы уже тестируют в космосе. Его установили на ракету, которая вывела на орбиту первый в мире спутник квантовой связи. 

"Он размещен на адаптере полезной нагрузки и представляет собой несколько лепестков фольги на телескопических направляющих. Общая площадь паруса – около 25 квадратных метров. Парус позволяет задать траекторию движения и защитить от столкновения с отработанной ракетой другие космические аппараты", – подчеркнул Ли Донг. 

В июне 2022 года ракета с парусом отделилась от спутника и сейчас направляется в плотные слои атмосферы. По расчетам, корабль должен сгореть уже через два года. При этом без парашюта он болтался бы на орбите около 100 лет. 

Китайская разработка поможет избавить космос от новых отходов, а вот со старыми еще предстоит разобраться. Специалисты уверяют, что сжигать обломки в атмосфере не панацея. Сейчас ученые всего мира ищут способ, который позволит перерабатывать мусор прямо на орбите. Возможно, в будущем человечество сможет строить из вторсырья новые космические корабли и экономить огромные деньги на запуске аппаратов с Земли. 

О самых невероятных достижениях прогресса, открытиях ученых, инновациях, способных изменить будущее человечества, смотрите в программе "Наука и техника" с ведущим Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.