1957 -ben a Szovjetunió elindította az első mesterséges Föld -műholdat az űrbe, ezzel új korszakot nyitva az emberiség történetében - az űrkutatás korszakát. Az azóta eltelt 50 év során az ember hatalmas mennyiségű műholdat, rakétát, tudományos állomást küldött az űrbe. Mindez a bolygónk körüli világűr szisztematikus szennyezéséhez vezetett. A NASA információi szerint 2011 júliusáig 16 094 mesterséges eredetű tárgy „forgott” a Föld körül, köztük 3396 működő és már meghibásodott műhold, valamint 12 698 emlékeztető blokk, hordozórakéta elhasznált szakaszai és törmelékeik. A bemutatott dokumentum kimondja, hogy az alacsony földi pályán lévő mesterséges eredetű tárgyak számát tekintve Oroszország az első helyen áll - 6075 objektum, ebből 4667 űrtörmelék, majd az Egyesült Államok, Kína, Franciaország, India és Japán.
Az alacsony Föld körüli pályán lévő törmelékek mérete meglehetősen széles skálán mozog, a mikrorészecskéktől az iskolabusz méretéig. Ugyanez mondható el a szemét tömegéről is. A nagy töredékek akár 6 tonnát is elérhetnek, míg a kis részecskék csak néhány grammot. Mindezek a tárgyak különböző pályákon és különböző sebességgel mozognak az űrben: 10 ezer km / h -tól 25 ezer km / h -ig. Sőt, ha ilyen űrtörmelék -darabok ütköznek egymással vagy bármelyik ellenkező irányba mozgó műholddal, sebességük elérheti az 50 ezer km / órát.
Alekszandr Bagrov, az Orosz Tudományos Akadémia Csillagászati Kutatóintézetének vezető kutatója szerint ma paradox helyzet alakul ki. Minél több járművet bocsát ki az emberiség az űrbe, annál kevésbé lesz alkalmas a használatra. Az űrhajók minden évben irigylésre méltó rendszerességgel buknak el, ennek eredményeként a Föld pályáján lévő törmelék mennyisége évente 4% -kal nő. Jelenleg akár 150 ezer különböző, 1–10 cm méretű objektum forog a Föld pályáján, míg a részecskék, amelyek mérete 1 cm -nél kisebb, egyszerűen milliók. Ugyanakkor, ha 400 km -ig terjedő alacsony pályákon a bolygó légkörének felső rétegei lelassítják az űrtörmeléket, és egy bizonyos idő elteltével a Földre hullnak, akkor végtelen hosszú ideig geostacionárius pályákon lehetnek. idő.
A műholdak Föld körüli pályára bocsátására használt rakétaerősítők hozzájárulnak az űrszemét növekedéséhez. Az üzemanyag körülbelül 5-10% -a marad a tartályokban, ami nagyon illékony és könnyen gőzzé alakul, ami gyakran elég erős robbanásokhoz vezet. Az űrben eltöltött néhány év után az idejüket szolgáló rakétafázisok darabokra robbannak, és egyfajta "szilánkokat" szórnak maguk köré apró töredékekből. Az elmúlt néhány évben mintegy 182 ilyen robbanást regisztráltak a Föld közeli űrben. Tehát egy indiai rakéta egy szakaszának egyetlen robbanása okozott egyszerre 300 nagy törmeléket, valamint számtalan kisebb, de nem kevésbé veszélyes űreszközt. Ma már a világon vannak az űrtörmelékek első áldozatai.
Tehát 1996 júliusában körülbelül 660 km magasságban. a francia műhold ütközött a francia arián hordozórakéta 3. szakaszának töredékével, amelyet sokkal korábban bocsátottak az űrbe. A relatív sebesség az ütközés pillanatában körülbelül 15 km / s vagy 50 ezer km / h volt. Mondanom sem kell, hogy a francia szakértők, akik hiányolták saját nagy tárgyuk megközelítését, sokáig harapják a könyöküket e történet után. Ez az eset nem vált nagy nemzetközi botránygá, mivel az űrben ütköző mindkét tárgy francia eredetű volt.
Éppen ezért az űrtörmelékkel kapcsolatos probléma ma nem igényel túlzásokat. Csak azt kell szem előtt tartani, hogy a jelenlegi ütemben, a közeljövőben a Föld pályájának jelentős része nem lesz a legbiztonságosabb hely az űrhajók számára. Ezt felismerve Jonathan Missel kutató, aki a Texasi Mezőgazdasági Egyetemen dolgozik, úgy véli, hogy az összes létező űrszemét -tisztítási módszer legalább két gyakori betegséggel rendelkezik. Ezek magukban foglalják az „Egy darab űrszemét - egy szemetet” küldetések végrehajtását (ami nagyon drága), vagy olyan technológiák létrehozását igénylik, amelyek finomítása több mint egy évtizedet vesz igénybe. Eközben az űrszemét áldozatainak száma csak nő.
Ezt felismerve Jonathan Missel azt javasolja, hogy frissítsék a One Piece of Space Junk - One Scavenger koncepciót újrafelhasználhatóvá. Az általa és kollégái által kifejlesztett TAMU Space Sweeper a Sling-Sat műholddal különleges, testre szabható "karokkal" van felszerelve. Egy ilyen műhold, miután megközelítette az űrtörmeléket, egy speciális manipulátorral rögzíti. Ugyanakkor a különböző mozgásvektorok miatt a Sling-Sat forogni kezd, de az állítható dőlésszögnek és a "karok" hosszának köszönhetően ez a manőver teljesen vezérelt, ami lehetővé teszi, hogy futballlabdaként forogjon, értelmesen megváltoztatja saját pályáját, és egy "hevederes műholdat" küld a következő darabok felé.
Abban a pillanatban, amikor a műhold a második űrobjektum felé tartó pályán van, az űrszemét első eleme forgás közben felszabadul. Sőt, ez olyan szögben fog megtörténni, hogy az űrtörmelék minta garantáltan becsapódik bolygónk légkörébe, benne égve. Miután elérte az űrszemét második objektumát, ez a műhold megismétli az elvégzett műveletet, és ezt minden alkalommal meg fogja tenni, miközben egy további töltést kap a mozgási energiából az űrszemétből, és ezzel egyidejűleg visszaküldi azt a Földre a bolygónak, amely emelkedj rá.
Érdemes megjegyezni, hogy ez a koncepció némileg emlékeztet az ókori görög távolugrók módszerére, akik ezt súlyzók ledobásával tették (további gyorsítás érdekében). Igaz, ebben a konkrét esetben az űrszemét -tárgyakat menet közben kell elkapni és kidobni, nyitott kérdés, hogy a TAMU Space Sweeper megbirkózik -e ezzel.
TAMU űrsöprő
Az elvégzett számítógépes szimuláció azt mutatja, hogy a javasolt séma magas elméleti üzemanyag -hatékonysággal rendelkezik. És ez érthető: egy "hevederes műhold" esetében az energiát állítólag műholdakból és rakétákból kell venni, amelyek már felgyorsultak az 1. kozmikus sebességre, és nem az üzemanyagból, amelyet a szemétünkbe kell szállítani gyűjtő a Földről.
Természetesen a Missel által bemutatott koncepciónak vannak szűk keresztmetszetei. Érdemes megjegyezni, hogy az űrszemét egyik darabja természetesen nem alkalmas manipulátorcsapdára, és ami a legfontosabb, intenzív forgás közbeni nagy gyorsulásra. Abban az esetben, ha a darab túl nagy és nehéz, forgás közbeni energiája elegendő lehet önmagának és a manipulátornak a megsemmisítéséhez. Ugyanakkor az űrszemét egy tárgya helyett nagyszámú másik létrehozása nem valószínű, hogy az alacsony Föld körüli pályákon javulna az űrben. Ugyanakkor természetesen az ötletet érdekesnek tekintik, és megfelelő műszaki megvalósítás esetén - hatékonynak.