В последние годы из-за резкого увеличения запусков спутников низкая околоземная орбита (НОО) оказалась переполнена космическим мусором: обломками кораблей, отслуживших ракет и других вышедших из строя аппаратов. Помимо угрозы столкновения с действующими спутниками, важными для навигации, связи и прогнозирования погоды, крупные фрагменты могут упасть на Землю. Кроме того, обломки, входя в атмосферу, при сгорании оставляют за собой следы химических веществ, способных повредить озоновый слой.
С каждым новым запуском количество мусора на низкой околоземной орбите возрастает, и проблема становится все более актуальной. Космические агентства и частные компании активно ищут способы ее решения, изучают возможности создания более экологически чистых ракет и спутников из органических полимеров. В недавнем исследовании, опубликованном в Acta Astronautica, ученые решили обратиться к оригами, чтобы найти безопасную альтернативу.
Бумажные самолеты в космосе
Максимилиан Берте и Кодзиро Судзуки из Токийского университета (Япония) с помощью компьютерного моделирования выяснили, сколько времени потребуется запущенному с МКС на высоте 400 км бумажному самолету, чтобы вернуться в атмосферу Земли, и какой температурный режим он сможет выдержать.
Эксперимент показал, что изначально самолет оставался стабильным благодаря своей конструкции и плавно перемещался в условиях, напоминающих космический вакуум. Однако через 4 дня, когда он спустился на высоту около 120 км над Землей, потерял стабильность и начал неуправляемо вращаться. Сильный аэродинамический нагрев привел к полному сгоранию на высоте около 90−110 км.
Следующую бумажную модель Берте и Судзуки оснастили алюминиевым хвостом и поместили в гиперзвуковую аэродинамическую трубу, чтобы проверить ее поведение в условиях, приближенных к возвращению в атмосферу. Эксперимент длился 7 с, по истечении которых нос самолета отклонился назад, а концы крыльев обуглились. Если бы тест продлился немного дольше, то модель сгорела бы полностью.
Практическое значение эксперимента
Авторы научной работы предполагают, что бумажные космические аппараты могут сыграть свою роль в будущих миссиях, например, в сборе данных о Земле, полностью сгорая и не оставляя вредных материалов. Это может стать небольшим, но важным шагом к более экологичным и безопасным полетам в космосе.
Кроме того, исследование демонстрирует, как простая идея может вдохновить на инновационный подход к решению проблемы космического мусора.
Ранее Наука Mail рассказывала, что эксперт указал на связь проблем изменения климата и космического мусора.