Солнечный парус как мусороуборочное средство

Большинство сегодняшних спутников после смерти переходит из стадии космического мусора в стадию звёздочек, вспыхивающих в атмосфере при сгорании, очень неохотно: космические летучие голландцы куда упорнее морских.

Среди последних, напомним, полвека странствий без экипажа считается очень хорошим сроком — между тем как некоторые элементы орбитального мусора успеют пробыть на своих орбитах много дольше: мы и сейчас подвергаем искусственные спутники Земли опасности столкновения с фрагментами пусков начала космической эры.

В российском обществе часто можно услышать антитезу «Чисто не там, где убирают, а там, где не мусорят». Совершенно очевидно, что с проблемой космического мусора антитезы нет: из двух опций мы просто обязаны выбрать обе: и «убирают», и «не мусорят». Кроме очевидной необходимости в уборке мёртвых спутников, нужны простые и надёжные методы увода с орбиты тех аппаратов, которые мы только сейчас запускаем в космос. Существующие подходы предусматривают использование для этого либо тросов, тормозящих в магнитном поле Земли, либо баллутов — наполненных газом компактных парашютов, которые в конце жизненного срока спутника будут надуваться газом, резко увеличивая поперечное сечение аппарата и тормозясь о нижние слои атмосферы.

Количество смертельно опасного мусора крупнее 10 см на орбите быстро растёт, и основная часть этого роста приходится на умирающие космические аппараты. Как бы встроить в них эффективный механизм самоликвидации?.. (Здесь и ниже иллюстрации ESA, SSC.)

Специалисты из Суррейского космического центра (Великобритания) полагают, что есть альтернатива. Космические тросы значительно увеличивают поперечные размеры спутника, в силу чего растёт вероятность его столкновения с другими аппаратами — как с «живыми», так и с «мёртвыми». При этом после удара количество обломков увеличивается в геометрической прогрессии, что множит риски для всех «обитателей» околоземного пространства.

Вариант с баллутом также увеличивает размеры спутника, но при этом ещё и требует хранения на его борту газа и оболочки.

Британцы же предлагают Европейскому космическому агентству «паутинку» — сверхтонкий парус с автоматической ориентацией по вектору наибольшей тяги, высокая отражающая способность которого позволяет использовать давление солнечных лучей для постепенного уменьшения скорости вращения и снижения до высот в 100 км. Ну а там сопротивление разрежённой атмосферы быстро подведёт аппарат к необходимости резкого дальнейшего снижения и сгорания.

Развёртывание паруса происходит из небольшой коробки (вверху).

Стандартный парус-«паутинка», разрабатываемый сегодня и имеющий четыре раздвижные мачты, размерами невелик — всего 5 на 5 метров. Все эти элементы помещаются в свёрнутом виде в отсеке 10×10×20 см. Чтобы достичь этого, сам парус делают из ультратонкой мембраны, а мачты — из углеволокна, причём сворачивают их на манер стальной ленты в рулетке, благо позволяют отличные механические свойства этого пластика.

Хотя размеры паруса тоже будут немалыми, его использование не заставит спутник тратить энергию. Как подчёркивают конструкторы, именно этот пункт — уязвимое место всех тросовых систем, ибо энергетическая подсистема спутника сама по себе уязвима и может выйти из строя, оставив подсистему эвакуации без средств к уводу аппарата с орбиты.

Систему намереваются испытать в космосе на специально выделенном спутнике уже в 2015 году, после чего планируется начало её внедрения на «большие» КА.

Подготовлено по материалам The Conversation.