Club Aurora

Твоят прозорец към космоса.

Ще изчисти ли Япония космическия боклук?
Напоследък всички говорят какъв сериозен проблем са космическите отпадъци около Земята, но  реални стъпки за справянето с тях липсват. И докато мнозина предлагат различни... Ще изчисти ли Япония космическия боклук?

Напоследък всички говорят какъв сериозен проблем са космическите отпадъци около Земята, но  реални стъпки за справянето с тях липсват. И докато мнозина предлагат различни футуристични концепции, то Японската космическа агенция JAXA вече осъщестява на практика една от тях.

Ако сте гледали филма „Гравитация”, със сигурност сте схванали каква опасност за намиращите се в орбита около Земята сателити и кораби представляват неработещите сателити, частите от ракети, отломките, изгубеното в орбита оборудване и пр., наричани за краткост космически боклук. Въпреки техническите неточности във филма, основната идея е правилно описана – космическият боклук би могъл да се сблъска с налични сателити в орбита, при което да се образуват още отломки, които да се сблъскат с нови и нови сателити, увеличавайки се прогресивно по своеобразна верижна реакция. Проблемът става все по-реален особено като се вземе предвид бързия темп на нарастване на боклука: докато през 1980 г. са били засечени близо 5 000 потенциално опасни обекти в орбита около Земята с размер над 5 cm, към днешна дата те са повече 23 000, като се предполага че съществуват още милиони, които са твърде малки, за да бъдат регистрирани. При това в орбита, тези обекти се движат със скорости от порядъка на километри в секунда, а това означава, че притежават огромна кинетична енергия и дори малки по размери парчета са способни да направят голяма поразия.

Тази графика показва увеличаването на орбиталните отломки с големина над 10 cm. Прават впечатление два скока от най-близкото минало, маркиращи китайския тест на космическо оръжие за разрушаване на сателити през 2007 г. и сблъсъка на сателити през 2010 г.

Досега не са се случвали някакви катастрофални събития, но обезспокояващи инциденти вече има – през 2009 г. се случи първият в историята сблъсък на сателити: руският изоставен сателит Космос-2251 се блъсна в американския активен Iridium 33 и при това се създаде голям облак от отломки, заради който се налага отвреме-навреме Международната космическа станция да маневрира. Някой трябва да изчисти в най-скоро време и изглежда Япония е натръгнала ръкави. Една нелека задача предвид факта, че околностите на Земята изглеждат така (всяка точка на видеото е космически отломък):

[youtube_sc url=“http://www.youtube.com/watch?v=6ATPaIBZiZA“ width=“640″ rel=“0″ fs=“0″]

Проектът на JAXA се нарича STARS (Space Tethered Autonomous Robotic Satellite) и се състои в следното: в орбита около Земята се изпращат два сателита, които са свързани помежду си със супертънки въжета от стомана и алуминий. Двата сателита с въжетата между тях се движат перпендикулярно на силовите линии на магнитното поле на Земята. От друга страна една от основните зависимости във физиката гласи, че движението на проводник в магнитно поле, води до появата на електрически ток в проводника. В случая също имаме проводник (въжетата), имаме и магнитно поле (на Земята). Така че във въжетата се индуцира ток, който допълнително създава около тях ново магнитно поле. Въжетата се превръщат в нещо като гигантски електромагнит, привличащ магнитните метали в близост около тях. В края на краищата металните отпадъци, преминавайки покрай тях, полепват.За да бъдат ефективни, въжетата разполагат с множество сензори, които засичат отблясъците на металните отломки и спрямо тях променят положението си. Когато бъде събрано по този начин определено количество отломки, системата ще навлезе обратно в земната атмосфера, където ще изгори.

Японските сателити-чистачи. Изображение: JAXA

Идеята звучи доста фантастично, но интересното в случая е, че по нея се работи усилено от няколко години и вече има реални резултати. През 2009 г. в орбита бяха изведени два малки сателита с маса от по 4 kg, които трябваше да бъдат свързани с 5-метрово въже, с цел да се тества тази технология. Експериментът не беше изцяло успешен, тъй като въжето се разгърна само на няколко сантиметра, но все пак доказа функционалността на механизма. Следващата стъпка по този проект бе осъществена съвсем наскоро – на 27-ми февруари бяха изведени нови два сателита, като този път дължината на свързващото ги въже е 300 m! Но те също са част от изпитателната фаза и реално няма да събират космическия боклук. От JAXA изтъкват, че за тази цел въжето трябва да е много по-дълго (10 km), а освен това е нужно време да се изучат потенциалните недостатъци на системата – дали тя няма да работи прекалено бавно, дали няма опасност да повреди функциониращ сателит и дали въжето няма да бъде повредено от удари с космическия боклук (съществуват опасениея, че ако при удар системата бъде разрушена, ще се генерира ново голямо количество боклук). Все пак към 2018 г. се очаква да бъде изпратен реален демонстратор на новата техника.

Дали подобни системи ще се превърнат в стандартни орбитални чистачи предстои да видим. Япония е сред страните, които и преди са се доказвали в развитието на авангардни космически технологии. Така например JAXA създаде първия успешен апарат, базиран на принципа на „слънчево платно” – нещо, което се очаква в бъдеще да революционизира пътуванията в космоса. Апаратът, наречен IKAROS, показа, че е практически възможно задвижването на космически апарат да се осъществи само и единствено благодарение на слънчевата светлина.

Слънчевото платно IKAROS.

IKAROS не разполагаше с никакъв двигател – само едно платно от високоотражателен материал с площ 200 m2 и дебелина едва 0,0075 mm. И въпреки това се задвижи. Номерът се получава благодарение на факта, че когато фотоните, излъчени от Слънцето, се сблъскат с платното те отдават върху него кинетичната си енергия. Ако не ви е ясно как става това, представете си, че фотоните са миниатюрни камъчета, запратени срещу платното. При удара на всяко едно камъче цялото платно се побутва лекичко в посоката на движение (нарича се закон за запазване на импулса) и така лека-полека набира скорост. Ускорението е нищожно малко, но тъй като в космоса няма съпротивление може да се развие голяма скорост – теоретичният праг е скоростта на фотоните, т.е. скоростта на светлината. В случая на IKAROS слънчевите фотони му оказваха сила от едва 1,12 mN, ала след около три години в космоса благодарение на тази сила, платното разви скорост от 400 m/s.

И накрая още малко за космическия боклук – в зората на космическото усвояване, когато човек е можел да изброи поименно сателитите в орбита, никой не си е представял, че само след половин век ще имаме проблем от такова естество. От тогава датират и някои експерименти, които днес правят положението по-лошо, отколкото можеше да бъде. Показателна за това е една любопитна историйка от разгара на Студената война, когато въпросът с комуникациите е бил от ключово значение, а геостационарни спътници все още не е имало. В края на 50-те години в САЩ замислят хитър план как да си осигурят глобална комуникация. Планът, наречен Project West Ford, наподобявал добре известното преизлъчване на къси вълни от йоносферата, с тази разлика, че предвиждал изграждането на изкуствени отражателни структури около Земята. Напрактика в орбита били разпръснати стотици милиони метални иглички с дължина около 2 cm. Те формирали пръстеновидни структури, разположени на височина между 3 500 и 3 800 km и за първи път изкарали въпроса с космическия боклук на дневен ред.

Годината е 1961и според тази статия в сп „Science and mechanics“ проектът West Ford ще реши телекомуникационните проблеми на човечеството.

Скоро проектът бил изоставен поради навлизащите все по-широко сателити, но белята вече била сторена. Към днешна дата повечето от игличките са изгорели в атмосферата, но около Земята продължават да циркулират още милиони, групирани в 46 купчинки между 300 и 6 000 km. Едно предупреждение за това колко внимателни трябва да бъдем с дейностите си в околоземното пространство.

Еmil Petkov

Емил е авиационен инженер, който се опитва да предаде тук своите знания и опит. Намира космоса за вълнуващо място и се интересува как чрез новите технологии ще се приближим до него.

No comments so far.

Be first to leave comment below.

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *

Page generated in 0,224 seconds. Stats plugin by www.blog.ca