На высокой чистоте: как надувная оболочка поможет приземлить МКС
Российские ученые разработали технологию увода спутников с орбиты, которая позволит не загрязнять околоземное пространство космическим мусором. Исследователи предложили крепить на запускаемые аппараты свернутую тончайшую пленку, которая затем будет разворачиваться, превращаясь в шар. Технология может позволить управлять спуском объекта и сжигать спутники в атмосфере. Вероятно, разработку удастся применить и для приземления орбитальных станций. Хотя эксперты не уверены, что это удастся реализовать на данном этапе.
Вас надули
Отработавшие свой век на орбите космические аппараты становятся угрозой для новых спутников, станций и других объектов. Учитывая, что сейчас готовятся проекты по запуску огромного количества аппаратов для связи, через несколько лет проблема космического мусора может обрести новые масштабы. Кроме того, актуален вопрос спуска с орбиты крупных объектов вроде космических станций. В частности, срок службы МКС рано или поздно подойдет к концу.
Специалисты Московского авиационного института и АО «НПО Лавочкина» ведут совместную работу над решением для увода космических аппаратов с низкой околоземной орбиты. Оно представляет собой надувную оболочку сферической формы из тонкой металлизированной полимерной пленки. Такая пленка используется, например, для теплоизоляции космических аппаратов — она должна выдерживать воздействие ультрафиолета и глубокий вакуум.
— Пленку толщиной 5–12 микрон (микрон — это одна тысячная миллиметра. — «Известия») склеивают по заранее заготовленной выкройке, — пояснил руководитель СККБ «Искра» Аэрокосмического института МАИ, старший преподаватель кафедры 601 МАИ Сергей Фирсюк. — Затем ее складывают — получается своеобразный шарик, на который надевают шапочку-клапан. Уложена она может быть очень плотно — получается шарик размером с кулак крупного человека. При раскрытии его диаметр становится равен 2 м. Свернутую пленку размещают на поверхности космического аппарата, чтобы она могла сдвинуться на его кромку.
Раздуваться оболочка может двумя способами. В первом случае остаточный газ внутри свернутой пленки раскроет ее сам, так как давление вокруг практически равно нулю. Второй вариант — подача воздуха из баллона.
Увеличение объема космического аппарата за счет надувной оболочки ведет к тому, что он будет двигаться медленнее и постепенно опустится к Земле. По сути, технология работает как парашют. С помощью серий надуваний и сдуваний устройства космический аппарат сможет сбрасывать скорость и снижать высоту.
Основное назначение разработки — спуск отработавших свой срок наноспутников формата кубсат (так называют аппараты габаритами 10х10х10 см при массе не более 1,33 кг) в атмосферу, где они будут просто сгорать. В ближайшее время ученые планируют провести эксперимент и с помощью вакуумной камеры воссоздать условия космоса и посмотреть, как пройдет процесс надувания оболочки вокруг спутника.
Однако технология применима к любому объекту, в том числе к МКС. Станции и модули не сгорят в атмосфере, поэтому их можно приземлить на сушу или приводнить в океан. Разница заключается только в требуемой площади оболочки. Более того, с помощью такой технологии можно опустить станцию в максимально приближенную к заданным параметрам точку.
— Если аппарат падает естественным путем, диапазон места падения определить крайне трудно, — пояснил Сергей Фирсюк. — В свободном полете МКС в течение года-полутора будет постепенно проседать, а затем спускаться по непредсказуемой траектории. Управляя процессом последовательного надувания и сдувания оболочки, можно приземлить аппарат точно в цель. Для реализации процесса нужно будет установить много блоков из свернутой пленки на поверхности станции, установив к ним доступ газа.
И мал, и велик
Установка такой оболочки на спутник потребует оценки в каждом конкретном случае, считает председатель экспертной группы по космическим угрозам при совете РАН по космосу Борис Шустов.
— Не уверен, что можно будет ставить такой модуль на каждый кубсат — это всё-таки маленький объект, и шарик из пленки займет значительную долю полезной нагрузки аппарата. Что касается применения такой технологии на МКС, идея интересная, но пока не кажется реализуемой, — поделился мнением эксперт.
Многое зависит и от высоты, на которой находился отработавший свой срок аппарат. По словам участника рабочей группы НТИ AeroNet, генерального директора компании «Спутникс» Владислава Иваненко, на высотах 300–400 км применение такой технологии может быть эффективно. Но на высоте 500–600 км сведение с орбиты с помощью паруса может занять довольно длительное время. Связана такая разница с тем, что плотность разреженной атмосферы Земли уменьшается с увеличением расстояния от поверхности.
Разработчики уверены, что их технология будет более востребована для увода с орбиты кубсатов, чем активные методы борьбы с образованием космического мусора, такие как двигатель, лазер или плазменный пучок. Ставить блоки со свернутой пленкой на находящиеся на орбите элементы можно, но довольно затратно.
— В данном случае нужны испытания, чтобы убедиться, что это будет работать, и расчеты баллистиков по точным данным: масса аппарата, параметры орбиты, подробности про пленку или шар, — сказал «Известиям» руководитель проекта космических наноспутников компании — участника рынка AeroNet НТИ «Геоскан» Александр Хохлов. — В России был похожий проект — «Маяк». При запуске на орбиту их конструкция из пленки не раскрылась.
Некоторые космические агентства уже сейчас требуют, чтобы у запускаемых спутников была технология увода с орбиты, отметили в компании «Аэроспейс Капитал».
— В большинстве случаев используются двигатели, — сказала директор компании по продажам и маркетингу Валерия Барашкова.
Использование пленки может стать технически и экономически эффективным решением по уводу спутников с орбиты, заметила она.
