Пользователь
22,4
рейтинг
26 июня 2014 в 01:23

Космические китобои перевод



Ведущие космические агентства вплотную приблизились к необходимости собирать камни генеральной уборки на орбитах. Количество вращающегося вокруг Земли мусора принимает угрожающие размеры, и чтобы ситуация не вышла из-под контроля, пора браться за дело. Европейское Космическое Агентство склоняется к использованию гарпуна для утилизации крупных объектов.



Считается, что в околоземном пространстве летает более 17 000 объектов размером больше кружки. И все они представляют потенциальную, причём смертельную, угрозу работающим спутникам и космическим кораблям. Даже столкновение с гайкой диаметром 1 см может иметь эффект взрыва гранаты на борту.

Низкие орбиты (800-1000 км) очень важны, на них обычно располагаются спутники наблюдения. Единственный способ ограничения количества мусора на эти высотах заключается в удалении наиболее крупных объектов — отслуживших спутников и верхних ступеней ракет-носителей.

Эти многотонные объекты являются бомбами замедленного действия: рано или поздно, но они сталкиваются друг с другом. Если не взорвутся раньше из-за выработки топлива или перегрева батарей. Образующиеся облака обломков могут сделать низкие орбиты очень опасными для любых аппаратов, а последующие столкновения могут привести к цепной реакции подобных событий.

Чтобы избежать этого мрачного сценария, Европейское Космическое Агентство выступило с инициативой e.DeOrbit. Она предполагает проведение миссии по очистке низких орбит в 2021 году. Для этого в космос будет выведен спутник-охотник, который будут наводить с Земли на наиболее крупные мусорные объекты. Спутник будет их гарпунить и отправлять в верхние слои атмосферы.





После рассмотрения ряда способов захвата, европейцы остановились на гарпуне. Его концепт уже разработан компанией Airbus Defence and Space, Великобритания. Даже успели провести испытания тестового образца, обстреляв образцы материалов, используемых для изготовления спутников. Оценивали не только импульс, необходимый для надёжного проникновения, но и формирование вторичных обломков, способных представлять опасность для спутника-охотника. Пока что конструкция гарпуна далека от идеальной и требует дальнейшей проработки. В планах намечено компьютерное моделирование всех трёх стадий — внедрения в объект, захвата с помощью крючьев, буксировки — и постройка натурного стенда для дальнейших испытаний.

Перевод: ESA
Марика Река @marika_reka
карма
40,0
рейтинг 22,4
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (66)

  • +2
    х/ф «Гравитация»
  • +16
    И аниме Planeters в догонку.
    image
  • 0
    А там не может быть всякого ценного? Как-то неправильно всё это сбрасывать и сжигать в атмосфере, может быть можно как-то более экологично и экономично разобрать всё?
    • +4
      Не экономично. Ведь это дополнительные затраты топлива, боле сложное (а значит и более ресурсоемкое) производство и т. д.
      • 0
        Можно спускать мусор на Замлю не по отдельности, а накопить сначала целую кучу. Например, сборщик закрепляет на себе тот мусор вместо того чтобы его гарпунить. Когда набирается внушительная куча, спускается на Землю. А здесь можно мусор переработать.
        • 0
          Собирая на себе мусор, сборщик рискует сам превратиться в мусор…
    • +14
      Да будь это слитки чистого золота, всё равно дешевле их будет сжечь в атмосфере, нежели спустить и переработать.
      • –2
        Ну хоть бы какой-то манипулятор, там с лазерным резаком и отсеком для хранения можно предусмотреть. А возврат сделать один раз, когда срок службы спутника подойдет.
        Да, всё это дороже обойдётся, но зато потенциально может окупиться. Там же на орбите интересные вещи могут быть: какие-нибудь сломавшиеся военные спутники, или музейные экспонаты (их можно продавать на аукционе).
        • 0
          Зачем возврат? я давно считаю что надо на орбите «гараж» сделать. Всё равно очень много можно по второму разу использ-овать — для того же полета на марс.
          • 0
            Это будет востребовано, когда на земле истратим все драгоценные и редкоземельные элементы до последнего грамма.
            • +1
              До «последнего грамма» никогда не истратим. Всегда есть возможность переработки старого оборудования или извлечения оттуда, где их околонулевые концентрации. Весь вопрос в стоимости.
              • 0
                Ну так и я о том же говорю :-)
                • –1
                  сдается мне перерабатывать прямо на орбите дешевле чем спускать-поднимать.
                  • 0
                    Подобрать кусок мусора и свести его орбиту с перерабатывающей станцией (особенно в плане наклонения орбиты) будет сложнее, чем просто опустить до атмосферы.
                    • 0
                      а если учесть стоимость выведения обратно?
                      я имел в виду перерабатывать то, что можно переработать, а что нельзя — утилизировать.
  • +3
    Интересно, какие были аргументы против сети? Сетью ведь можно и мелкий мусор собрать. Плюс, мне кажется, если «стрелять» раскрывающейся сетью, не получится ли сбить мусор с орбиты и заставить его упасть в атмосферу?
    • +1
      Едва ли вы летящей сетью передадите объекту на орбите достаточно Δv для схода с нее (разве что по углам сети добавить ракетные двигатели).
  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
    • +2
      Вы забываете что космические аппараты не висят на месте. Скажем, МКС согласно википедии прошла ~3.79e12 м. Площадь только её солнечных батарей, согласно раскопаному в сети — 842 м², значит она уже прочесала ими ~3.2e15 м³ пространства. Величина того же порядка что ваши 8e15 м³ с кружкой.
      • 0
        На орбите МКС впринципе не должно быть много мусора, ведь она немного «цепляет» атмосферу и постепенно снижается сама, поэтому её каждый раз чуть поднимают пристыковывающиеся корабли. Т.е. на этой высоте мусор постепенно тормозится и падает сам. Или не так?
        • 0
          Предполагаю что мусор ввиду меньшей площади тормозится слабее МКС, а также что на место упавшего приходит новое от свежих запусков или старое с более высоких орбит. В статье про станцию на википедии есть раздел про мусор.

          Но вообще МКС — это просто пример, любых спутников это касается в той же мере. Площадь спутника меньше, но спутников и больше, так что столкновения, если их специально не избегать — не вопрос «если» а вопрос «когда», и риск здесь — не потеря аппарата-двух, а угроза серьёзно загадить орбиту.
          • 0
            Даже больше, столкновения с мусором уже случались (на вики есть соответствующая статья).
    • 0
      Вы это только «кружки» посчитали. А там еще полно «гаек» которые тоже опасны.
      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
  • –1
    А не будет ли гарпунивание создавать дополнительные мелкие обломки?
    • +1
      «Оценивали не только импульс, необходимый для надёжного проникновения, но и формирование вторичных обломков, способных представлять опасность для спутника-охотника»

      Я так понимаю, как раз над этим работа и идёт.
  • 0
    зачем выше, не лучше вниз для сжигания в атмосфере
    • +9
      Верхние слои атмосферы, внезапно, ниже безвоздушного космического пространства.
  • +7
    «Мы китобои на луне!» (с) Футурама
    Пруф: vk.com/video10273645_108236759
    • 0
      Зашёл сюда увидеть этот комментарий.
      • 0
        Аналогично.
  • +3
    Если не взорвутся раньше из-за выработки топлива...

    Хотелось бы узнать как такое возможно, с точки зрения обывателя это как то странно — «машина взорвалась как только бензин кончился».
    • 0
      Вы голливудских фильмов чтоли не смотрели?
      • +1
        А еще я играл в игры, в которых танк загорается, если долго колоть его копьем. Но вопроса это не снимает :-)
    • +1
      Когда под воздействием солнечного света нагреваются баки отработанных ступеней, то незначительное количество остатков топлива будет испаряться, давление в этих баках будет возрастать. Конечно же в исправном баке есть дренажный клапан на этот случай. Но кто знает, сколько на орбите дрейфует послеаварийных и неисправных ёмкостей с высоким давлением.
  • +1
    ИМХО, наибольшая проблема это не сам гарпун, а спутник, который будет заниматься поиском обломков на орбите. Какова его производительность? Сколько обломков он сможет собрать, пока не выработает топливо? Не так-то просто догнать обломок, загарпунить его, придать импульс для ухода в атмосферу и самому остаться «на плаву». Т.е. какое соотношение «запущенный спутник\собранные обломки»?

    Ну и в самом начале статьи,
    Считается, что в околоземном пространстве летает более 17 000 объектов размером больше кружки. И все они представляют потенциальную, причём смертельную, угрозу работающим спутникам и космическим кораблям. Даже столкновение с гайкой диаметром 1 см может иметь эффект взрыва гранаты на борту.

    таки гарпуном смогут захватывать объекты размером с кружку, или что-то бОльшее?

    Больше вопросов, чем ответов.
    • 0
      Сколько обломков он сможет собрать, пока не выработает топливо?
      — Скорее всего, одну штуку. Ведь маневрировать, тягая за собой огромный бак малореально, а свести его с орбиты, не сгорев самому вообще невозможно.
      • 0
        Я о том же самом. Поэтому срок «к 2021г» неосуществим. Проект, возможно, даже сложнее, чем марсоход
    • 0
      Т.е. какое соотношение «запущенный спутник\собранные обломки»?

      Ну, можно например снабжать таким гарпуном все новые запущенные спутники. Можно даже сделать такие правила для частных компаний…
      Хочешь запустить спутник? Повесь гарпун, собери 10 «кружек» и получи скиидку на запуск 50%!
  • 0
    Не проще ли электромагнитный гарпун сделать?
    • 0
      Думаю, не проще: 1. электромагнит нужно чем-то питать продолжительное время, 2. не весь мусор «магнитится».
  • 0
    А этот мусор сам рано или поздно не перемелется в труху?
    • +1
      Не перемелется.
  • +1
    Ладно, загрпунили они аппарат. А что дальше делать? Контролируемый спуск с орбиты 800 км очень энергозатратен.
    • –2
      Кэп подозревает, что загарпуненный мусор спускается в атмосферу и там благополучно сгорает при падении.
      • +2
        Кэп не знает об энергозатратах на спуск с 800 км до 500 — 600, хотябы.
        • 0
          Вполне возможно, в гарпуне будет небольшой ракетный двигатель, который даст мусору импульс в нужном направлении. Остальное возьмет на себя сила притяжения Земли.
          • 0
            Для спуска нужен не импульс в нужном направлении, а торможение — мусор же не «парит» в невесомости, чтобы его достаточно было толкнуть — он несётся вокруг земли со скоростью 28 тыс километров в час. Маленького ракетного двигателя не хватит.
            • +1
              а торможение

              … это и есть «импульс в нужном направлении» :)
            • 0
              В принципе можно обойтись и без двигателя. Даже на 800 км еще остаются следы атмосферы в количестве, достаточном чтобы подтормаживать спутники. Так что для свода объектов было бы достаточно выкидывать с них большой надувной баллон на тросике; вот только с материалами подходящими, афаик, не очень — пластики под УФ стремительно деградируют.
              • 0
                Срок их баллистического существования даже с мидалевым сечением в метры квадратные уходит за 40 лет. При повышении площади на порядок мы столкнемся с Солнечным ветром, который неприминет добавить адреналина.
        • 0
          Большие энергозатраты нужны на смену орбиты (чтобы потом на ней остаться). Чтобы просто «столкнуть» с орбиты — нужен менее энергозатратный импульс
          • 0
            Нет, вы не правы. Малым импульсом мы заставим спутник прецессировать и да, с точки зрения управления это сход с орбиты, однако мы говорим о баллистическом существовании
  • +1
    Для борьбы с мусором на орбите можно использовать давление света: менять его траекторию лазером, чтобы он опускался ниже и начинал тормозиться об атмосферу. Вот только на спутник такую пушку ставить нельзя, потому что третий закон Ньютона никто не отменял. Следовательно, придётся ставить лазер на массивное тело. Например, на Луну. Да, это далеко, но в космосе свет лазера не рассеивается. Кроме того, размеры Луны позволяют поставить рядом с лазером телескоп, который позволит находить мусор. Потихоньку-полегоньку, эта штука сможет расчистить орбиту. А если подкрутить мощность лунного лазера, то ещё и поможет захватить власть над Землёй!
    • 0
      А чем питать лазер? Заодно поставить на луне маленький термоядерный реактор, и тут же закидывать в него дейтерий?:-)
      • +2
        Старые добрые дети-рабы солнечные батареи, например.
        • +1
          Учитывая КПД батарей, нужно либо покрыть ими несколько квадратных километров, чтобы питать лазер напрямую, либо несколько сотен килограмм аккумуляторов. И всё для того, чтобы придать небольшой импульс этой самой «чашке» (попасть в неё и «вести» с расстояния 380 тыс. километров — отдельный вопрос). Хотя это видится более реальным, чем гарпун :)
          • +1
            Думаю, на это можно пойти ради власти над Землёй :)
    • 0
      можно «испарять» часть тела, создавая реактивную тягу — наамного эффективнее, нежели световым давлением двигать.
      • 0
        Реально ли в обозримом будущем создать лазер, который сможет навестись на объект в несколько (десятков) сантиметров с расстояния ~300 тыс километров (если говорим о Луне), сфокусироваться в маленькую точку и неподвижно греть её, чтобы создать реактивную тягу? По-моему, нереально.
        • 0
          10^-2/10^5 радиан= 10^-7 — это что-то порядка 1 метр диаметр фокусирующего зеркала. Это если пучок на выходе 1 см.
          Если увеличить до 10 см, то все сильно упрощается. При этом смягчаем требования на точность приводов: нужн0 0.2 угловых секунды — задача тоже решаемая.
        • 0
          а еще можно импульсным лазером это делать…

          Прикиньте сколько светить надо будет, чтобы сдвинуть объект. А тут десяток-другой импульсов и уже приличной дельты-в можно достигнуть.

          И мелочь всякую можно испарять вообще.
        • 0
          Блин, ошибся на 3 порядка (км в метры не перевел). И если по диаметру зеркала мы еще уложимся — 10 метров не такое уж и большое зеркало при размера пятна в 10 см, то вот с приводом беда…
  • 0
    А не проще заслать туда фабрику по переработке, которая будет строить из космического мусора звезду смерти что-то полезное на орбите? И экономить на отправке на орбиту материалов. По сравнению со стоимостью подъема/спуска килограмма — любая технология переработки стоит копейки.
    • +1
      Проблема в том что вся эта куча мусора болтается на орбитах с сильно разным наклонением и чтобы собрать этот мусор в кучу наклонение придется приводить к единому для кучи. А изменение наклонения орбиты очень энергозатратный маневр. Требуемое dV может оказаться сопоставимым с выводом этой же массы на орбиту.
      Более подробно: Википедия: Изменение наклонения орбиты
      • 0
        А тут нам в помощь могут придти ионные двигатели, или вообще ядерные, времени достаточно, на землю не упадем, радиация не так страшна. Энергозатраты всяко будут меньше, т.к. нам не надо преодолевать атмосферу. Худший вариант по энергозатратам — примерно как у космического лифта получится. По сравнению с ракетами — это очень неплохо. Хотя конечно низкая плотность может уменьшить целесообразность.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.