Ученые подсмотрели у гекконов, как бороться с космическим мусором
Околоземная орбита становится все более тесной и опасной из-за тысяч отработавших спутников и их обломков. Международная группа ученых предлагает элегантное решение этой проблемы, которое они подсмотрели в животном мире. Они создают спутник-уборщик, который будет прилипать к космическому мусору так же, как геккон держится на стене.
Проблема космического мусора действительно серьезная. С 1957 года, когда Советский Союз запустил «Спутник-1», на орбиту отправили около 20 тысяч аппаратов. Первый спутник сгорел в атмосфере через несколько месяцев, но многие его последователи до сих пор там.
Сейчас вокруг Земли вращается более 50 тысяч обломков размером от 10 сантиметров. Это в основном отработавшие спутники, верхние ступени ракет и обломки от столкновений аппаратов. Они представляют угрозу для действующей техники. Например, Международной космической станции регулярно приходится маневрировать, чтобы уклониться от такого мусора.
Профессор Мохамед Халиль Бен-Ларби из Вюрцбургского университета имени Юлиуса и Максимилиана говорит, что коммерциализация космоса только усугубит ситуацию. Даже если прекратить все запуски прямо завтра, количество обломков будет расти из-за новых столкновений.
Уборка на орбите это очень сложная и дорогая задача. Одна из главных трудностей заключается в стыковке с неуправляемым объектом, например, со старым спутником, который может беспорядочно кувыркаться и не предназначен для таких маневров. Стыковка — это процесс, когда два объекта сближаются в космосе и устанавливают физический контакт.
Это сложно, даже когда оба аппарата управляются и обмениваются данными, как при стыковке кораблей с МКС. А здесь спутнику-уборщику нужно самому определить состояние и положение цели, чтобы успешно с ней соединиться.
Пушка или лазер: что эффективнее для борьбы с космическим мусором
По словам Бен-Ларби, нужно подойти к объекту, который может неконтролируемо кувыркаться в пространстве. Далее его надо будет захватить. Использовать для этого сети или гарпуны не очень эффективно - мешают выступающие элементы аппарата (солнечные батареи, двигатели, антенны). А механическая кисть-манипулятор это слишком сложная, дорогая и не всегда удобная конструкция, поскольку ей тоже надо будет за что-то цепляться.
Решение пришло из мира природы. Международная команда, в которую входят специалисты из Германии, Италии, Португалии и Испании, разрабатывает проект под названием gEICko (GEcko based Innovative Capture Kit for uncooperative and unprepared Orbital assets). Идея в том, чтобы создать стыковочную систему по образу лапок геккона. Спутник-уборщик оснастят специальной контактной поверхностью, покрытой синтетическими материалами. Они представляют собой силикон с особой микроструктурой.
Когда такая поверхность соприкасается с гладким объектом, например, с солнечной панелью старого спутника, она прилипает к нему. Это происходит за счет сил Ван-дер-Ваальса. Это слабые межмолекулярные взаимодействия, возникающие между молекулами и атомами. Именно благодаря этим силам притяжения гекконы могут бегать по стенам и потолкам.
После того как спутник-уборщик прикрепится к мусору, он изменит его орбиту. В результате объект либо сгорит в атмосфере Земли, либо отправится на орбиту захоронения, где уже никому не помешает.
Команда профессора Бен-Ларби в Вюрцбурге отвечает за самую интеллектуальную часть спутника. Они разрабатывают его «мозг» — систему наведения, навигации и управления. Ученые также тестируют клейкие материалы, чтобы они работали даже на пыльных или старых поверхностях.
Чем опасен космический мусор и как с ним бороться
Бен-Ларби объясняет, что финальный этап сближения особенно труден. Угол и скорость должны быть идеально выверены, чтобы произошло запланированное и контролируемое столкновение. Ведь главная задача не создать еще больше мусора. На случай, если прямая стыковка окажется невозможной, у спутника будет запасной план. Клейкий материал закрепят на специальном тросе, который можно будет выбросить в сторону цели, подобно языку хамелеона.
Одно из главных преимуществ стыковочного механизма спутников-гекконов это его сравнительно невысокая стоимость. Технологию можно будет использовать на небольших аппаратах, что экономит деньги и на разработке, и на запуске ракеты. Мохамед Халиль Бен-Ларби отмечает, что ключ к низкой цене лежит в простой конструкции «лапки геккона». Нужно меньше компонентов, а это снижает и затраты на создание, и общую массу системы.
Конечно, до полноценной уборки в космосе еще далеко. Через три года должен быть готов рабочий прототип стыковочного механизма. Профессор Бен-Ларби настроен оптимистично и считает, что спутники-гекконы с таким механизмом будут готовы к работе примерно через 10 лет.
Самое популярное
