По данным Европейского космического агентства, на орбите Земли скопилось более 36 тысяч обломков космического мусора размером более 10 см и миллионы мелких фрагментов. Каждый из них движется со скоростью десятков тысяч километров в час и способен пробить корпус спутника или даже Международной космической станции. Этот эффект называют синдромом Кесслера — цепная реакция столкновений, которая может сделать орбиту непригодной для запусков ракет.
Чтобы предотвратить такой сценарий, ученые по всему миру работают над созданием технологии для безопасного удаления мусора. Существует два направления. Первый — контактный: спутник с сетью или «гарпуном» захватывает обломки и уводит их вниз. Второй — бесконтактный: объект замедляют с расстояния с помощью лазеров, ионных или плазменных пучков. Именно над этим направлением работает доктор Кадзунори Такахаси из Университета Тохоку (Япония). Его статья в Scientific Reports описывает усовершенствованный плазменный двигатель, способный справляться с мусором эффективнее прежних конструкций.
По третьему закону Ньютона поток плазмы, направленный на цель, одновременно отталкивает и сам двигатель. Чтобы решить проблему, еще в 2018 году Такахаси совместно с коллегами из Австралийского национального университета предложил двунаправленную схему: один поток замедляет мусор, другой уравновешивает реактивную тягу. Но мощности установки тогда не хватало для работы с крупными объектами.
Теперь японский физик добавил в систему магнитное поле типа «касп», используемое в термоядерных реакторах. Благодаря этому сила воздействия на цель выросла на 20%, а при мощности в 5 кВт двигатель обеспечил торможение около 25 миллиньютонов. Этого достаточно, чтобы замедлить объект массой в одну тонну примерно за сто дней. Еще одно преимущество — использование аргона вместо дорогостоящего ксенона.
Пока что испытания проводились в вакуумной камере, где двигатель находился всего в 30 см от цели. В реальном космосе системе предстоит решать более сложные задачи — удерживать дистанцию, точно наводиться на движущийся объект и экономно расходовать топливо. Тем не менее устойчивый рост эффективности делает плазменный двигатель с двойной тягой одной из самых перспективных технологий в борьбе с синдромом Кесслера.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что новый метод обнаружения орбитального мусора защитит спутники.
