Космический мусор делает новые запуски дороже и опаснее, увеличивая риски повреждения оборудования. Ученые предлагают разные способы очистки околоземной орбиты: от лазеров до электрических тросов и сетей. В новой работе исследователей из Китайской академии наук и Университета электронных наук и технологий Китая представлена одна из самых продвинутых версий такой сети, хотя до ее реального воплощения пока далеко. Исследование опубликовано в Space: Science & Technology.
У новой разработки есть несколько преимуществ. Она проще, чем роботизированные руки, требующие специальной подготовки спутника; безопаснее гарпунов, которые могут разбить цель на новые обломки; и менее энергозатратна, чем лазеры со сложными расчетами. Однако у нее есть и недостатки: после раскрытия она почти неуправляема и крайне сложна в повторном применении, а значит, каждая миссия сможет убрать только один фрагмент мусора, что очень дорого. Ученые предложили использовать гибридную конструкцию — многослойную гибкую мембрану с электроникой, батареями и сплавами с памятью формы.
Процесс захвата выглядит так: спутник-перехватчик приближается к цели и выпускает четыре снаряда, прикрепленных к углам мембраны. Оптимальный угол выстрела — 30 градусов. Снаряды натягивают полотно, оно раскрывается и окутывает фрагмент мусора, надежно фиксируя его. Благодаря сплавам с памятью формы мембрана удерживает форму и плотно обхватывает объект во время сведения с орбиты. После того как мусор направлен в атмосферу для безопасного сгорания, мембрана складывается обратно и втягивается в спутник, который на тот момент уже готов к следующему использованию.
Чтобы проверить, как работает такая сеть, ученые создали компьютерную модель. Они разбили мембрану на множество маленьких точек, соединенных пружинками, и просчитали, как она будет гнуться, растягиваться и сдвигаться. Также выяснилось, что расстояние до мусора очень важно: если выстрелить с 2 метров, мембрана выдержит огромную нагрузку почти в 3400 ньютонов, а если с 3 метров — нагрузка становится вдвое меньше.
Команда сейчас работает над задачей, как материалу толщиной всего 10 микрон выдержать сильные нагрузки. Необходимо учитывать сопротивление атмосферы и другие факторы, влияющие на процесс захвата мусора.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что мусор на орбите Земли может отрезать человечество от космоса.