Приехали: мусор закрывает дорогу в космос

Серьезную опасность представляют не только крупные, но и микроскопические частицы мусора. Однажды стекло кабины шаттла было серьезно повреждено кусочком краски размером менее 0,3 мм! Нельзя не учитывать, что на скорости 14 млн м/с даже такие, вроде бы пренебрежительно малые, частицы становятся настоящими пулями, способными убить космонавта в скафандре или вывести из строя внешнее оборудование космического корабля. К слову, во время осмотра астронавтами солнечных панелей телескопа Хаббл, были найдены тысячи следов ударов микрометеоритов. О количестве мелкого мусора на околоземной орбите красноречиво говорит тот факт, что стекла шаттлов в течение службы телескопа меняли около 80 раз.

Орбиту Земли надо срочно очищать от космического мусора – такое мнение разделяют крупнейшие космические агентства. Однако очистка космоса, засорение которого длится более 50 лет, - это серьезная технологическая задача. Вопрос, как обезопасить космонавтику от последствий своих же необдуманных действий, очень сложен. Прежде всего, препятствием является большое рассеяние и высокая скорость частиц космического мусора, а также их количество и зачастую слишком малый для надежного обнаружения размер.

Кардинальное решение

Очистка орбиты – наиболее сложная, и одновременно интересная часть решения проблемы космического мусора. В рамках многочисленных инициатив и конкурсов разработаны десятки оригинальных проектов по "генеральной уборке" околоземного пространства. Вот некоторые из проектов, реализация которых, возможна в ближайшее время.

Грандиозный мячик

Специалист НАСА по космическому мусору Николас Джонсон (Nicholas Johnson) несколько лет назад активно продвигал идею использования для очистки орбиты огромного шара из аэрогеля.

Сфера NERF диаметром 1,6 км, состоящая из сверхлегкого пористого материала, должна принимать на себя удары частиц мусора и замедлять их. Таким образом происходит постепенное снижение скорости движения мусора и очистка орбиты.

Преимуществом NERF является возможность борьбы даже с самыми мелкими, меньше 1 мм, частицами мусора. К тому же, аэрогель настолько легок, что отколовшиеся куски самого шара не способны повредить космические аппараты. Стоимость такого "мусорщика" относительно невелика – кусок аэрогеля, помещающийся на ладонь, стоит около 100 долл., 1,6-км NERF будет стоить всего около 1 млн долл.

Впрочем, у предложения Джонсона есть и недостатки. Прежде всего, очистка с помощью аэрогеля займет много времени, поскольку крупные, более 1 см, частицы будут прошивать шар насквозь, лишь незначительно снижая свою скорость. Также шар станет препятствием для движения спутников и головной болью по окончании срока эксплуатации.

Лазерная метла

Перспективная технология очистки околоземного пространства - применение высокоэнергетических лазеров. Суть такой "уборки" заключается в нагреве частицы мусора лазерным лучом, в результате чего испаряется микрослой материала и создается реактивная сила. Современные лазеры производят от 100 импульсов в секунду, что позволяет создать достаточно большую совокупную тягу. Если применить ее в нужный момент, можно снизить высоту орбиты частицы мусора до 200 км. На этой высоте трение об атмосферу настолько велико, что космический мусор будет уничтожен за несколько часов.

Специалисты ВВС США рассчитали, что лазерная установка стоимостью менее 200 млн долл., размещенная на экваторе, сможет очистить космос на высоту до 800 км за два года. Ученые НАСА в настоящее время активно работают над лазерной "метлой", защищающей МКС от частиц космического мусора диаметром от 1 до 10 сантиметров. Как уже говорилось, сегодня обшивка МКС способна выдержать удар мусора диаметром менее 1 см, а станции наблюдения на поверхности Земли могут предупредить космонавтов об опасности столкновения с мусором крупнее 10 см. Все, что между этими двумя цифрами представляет смертельную опасность для обитателей станции. И как раз лазер должен закрыть эту брешь в защите, ведь он сможет автоматически наводиться на цель, разогревать частицу мусора и уводить ее с орбиты станции.

Преимущество "лазерной метлы" - в возможности создания активной системы защиты космических аппаратов и высокой эффективности работы по очистке космоса с поверхности Земли. Существуют и серьезные технические проблемы, связанные со сложностью систем обнаружения, наведения и сопровождения малых объектов, движущихся с огромной скоростью. Поэтому неудивительно, что в разработке "противометеоритных" лазеров участвуют американские военные, которые добились большого успеха в создании боевых твердотельных и химических лазеров. Однако их участие порождает жаркие политические дебаты, поскольку существуют международные договоры о запрещении размещения в космосе какого-либо оружия, включая лазерное. Проект наземного лазера сталкивается с теми же проблемами – политики склонны рассматривать его, как противоспутниковое оружие.

Сеть для крупной рыбы

Оборонное агентство DARPA работает над проектом большой электродинамической сети EDDE, которая будет собирать на низкой околоземной орбите куски мусора тяжелее 2 кг. Космический "тральщик" представляет собой группу небольших аппаратов и солнечных панелей общим весом около 100 кг. Каждый модуль EDDE имеет небольшую сеть весом 50 г, которая может захватывать небольшие объекты, движущиеся со скоростью 2-3 м/с. Планируется, что сеть EDDE будет запускаться в направлении скопления космического металлолома, разворачиваться и спускаться в направлении Земли. EDDE может активно маневрировать, обходя спутники и наводясь на новые цели, а захваченный космический мусор в это время продолжит падению в атмосферу.