Плазменная пушка поможет удалять космический мусор без контакта с ним
В космосе полно мусора — вокруг Земли на огромной скорости летают старые спутники, отработанные ступени ракет и множество мелких обломков. По словам доцента Высшей инженерной школы в японском университете Тохоку Кадзунори Такахаси, количество такого мусора постоянно растет. Это повышает риск столкновения с работающими спутниками и космическими кораблями. Такахаси предложил решение этой проблемы.
Существующие способы уборки космического мусора обычно требуют прямого контакта. Например, аппарат должен захватить объект манипулятором или сетью. Это довольно рискованно, потому что мусор вращается неконтролируемо и можно самому стать частью проблемы. Поэтому ученые ищут бесконтактные методы. Одна из идей — использовать специальный спутник-уборщик, который будет с помощью плазменного двигателя «сдувать» мусор с орбиты.
Борьба с космическим мусором: способы и «подводные камни»
Поток плазмы должен постепенно замедлять объект, пока тот не войдет в атмосферу и не сгорит. Весь процесс занимает около ста дней. Но здесь есть одна сложность. Когда спутник-уборщик выпускает плазму в сторону мусора, его самого по законам физики отталкивает в противоположную сторону. Из-за этого он отдаляется от цели, и эффективность торможения падает.
Кадзунори Такахаси разработал двигатель, который решает эту проблему. Он назвал его безэлектродным плазменным двигателем с двунаправленным выбросом. Звучит сложно, но идея проста.
Двигатель выпускает две струи плазмы в противоположных направлениях. Одна струя толкает и замедляет космический мусор. Вторая струя в это же время толкает сам спутник-уборщик в обратную сторону и компенсирует отдачу. В результате аппарат остается на месте относительно цели и может эффективно работать.
Чтобы сделать торможение еще более сильным, Такахаси применил специальное магнитное поле, которое называют «касп» (cusp). Оно удерживает и фокусирует поток плазмы, не давая ему рассеиваться в пространстве. Благодаря этому вся энергия направлена точно на цель.
Исследователь успешно проверил свою разработку в вакуумных камерах, которые имитируют условия космоса. Эксперименты подтвердили, что двунаправленный выброс плазмы отлично стабилизирует двигатель. А использование магнитного поля значительно увеличило тормозящую силу. При работе на высокой мощности сила воздействия на объект оказалась в три раза выше, чем в предыдущих похожих разработках. Это значит, что мусор можно будет сводить с орбиты гораздо быстрее.
Япония разработает общие правила для устранения космического мусора
Еще одно важное преимущество новой системы — она может работать на аргоне. Этот газ намного дешевле и доступнее, чем топливо, которое обычно используют в таких двигателях. Такахаси считает, что его достижение — это важный технологический шаг к созданию системы, которая сможет эффективно и безопасно очищать околоземное пространство. Результаты исследования были опубликованы в журнале Scientific Reports.
Фото University of Michigan
Самое популярное
