Инженеры научили спутник сбивать космический мусор струёй плазмы из собственного двигателя

Технология поможет очистить земную орбиту от нежелательных объектов.

Иллюстрация NASA.

Установка может работать в режиме двигателя (одна струя) и в режиме "плазменной пушки" (две струи).

Иллюстрация Kazunori Takahashi.

Исследователи разработали новую технологию очистки земной орбиты от космического мусора. Речь идёт об устройстве на борту спутника, которое выбрасывает плазменную струю, сбивающую ненужные объекты. Оно же используется как двигатель космического аппарата.

От других аналогичных устройств разработка отличается тем, что в режиме "стрельбы" по космическому мусору она выбрасывает две струи в противоположном направлении, чтобы не придавать спутнику нежелательное ускорение.

Подробности устройства новинки и результаты лабораторных испытаний описаны в научной статье, опубликованной в журнале Scientific Reports группой во главе с Акирой Андо (Akira Ando) из Университета Тохоку в Японии.

Специалистами предложены разные схемы удаления космического мусора. В некоторых проектах аппарат-мусорщик входит с целью в прямой механический контакт, например, ловит её сетью или цепляет гарпуном и буксирует на тросе. Такие схемы небезопасны: малейший просчёт грозит столкновением, после которого спутник-уборщик уже сам рискует превратиться в космический мусор.

Более надёжны сценарии, в которых на цель воздействует луч лазера или струя плазмы. Из-за этого фрагмент мусора теряет скорость и переходит на всё более низкую орбиту, в конце концов сгорая в плотных слоях атмосферы.

Но и этот метод не лишён недостатков. Установка, выбрасывающая со спутника струю плазмы, фактически представляет собой реактивный двигатель. После её включения аппарат полетит в сторону, противоположную направлению "выстрела". Таким образом, расстояние между "стрелком" и мишенью будет всё время расти, а значит, эффективность воздействия на последнюю – падать.

Чтобы избавиться от этой помехи, можно установить на спутник дополнительный двигатель, который будет компенсировать тягу от "плазменной пушки". Но при конструировании космической техники на счету буквально каждый грамм массы и кубический сантиметр объёма. Монтировать на одном аппарате два дублирующих друг друга устройства попросту нерационально.

Установка может работать в режиме двигателя (одна струя) и в режиме "плазменной пушки" (две струи).
Установка может работать в режиме двигателя (одна струя) и в режиме "плазменной пушки" (две струи).
Иллюстрация Kazunori Takahashi.

"Если удаление мусора сможет быть осуществлено [с помощью] одной мощной силовой установки, это будет иметь большое значение для будущей космической деятельности", – отмечает первый автор статьи Кадзунори Такахаси (Kazunori Takahashi), также из Университета Тохоку.

В связи с этим группа Андо предложила многофункциональную установку. Она может работать как двигатель, разгоняя или замедляя спутник. Кроме того, она может выполнять и функции "плазменной метлы". В этом режиме из одной пушки выбрасывается сразу две струи в противоположных направлениях. Благодаря этому спутник остаётся на месте, не удаляясь от своей мишени. Направление струй, истекающих из обеих сопел, точно контролируется с помощью магнитного поля.

В лабораторных условиях учёные измеряли силу воздействия на объект, имитирующий космический мусор, и на сам спутник. Как и ожидалось, вторая из них оставалась равна нулю с высокой точностью.

"Это открытие значительно отличается от существующих решений. Оно внесёт существенный вклад в будущую устойчивую деятельность человека в космосе", – резюмирует Такахаси.

Напомним, что ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о разных проектах по очистке земной орбиты, в том числе о "ковре-самолёте" и роботе-уборщике с лапами геккона.