Космическое мусорозащита стала актуальной проблемой в свете быстрого роста числа объектов на орбите. Инженеры и ученые уже пробовали множество подходов, от электрических канатов до лазеров, но простая идея с сетью продолжает быть одним из многообещающих решений. Недавняя работа исследователей из Китайской академии наук и Университета электронной науки и технологий Китая раскрывает одну из самых прогрессивных концепций сетевого удаления мусора, хотя остается вопрос, сможем ли мы реализовать её на практике.
ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ СЕТЕЙ
Сети имеют очевидные преимущества. Альтернативные решения, такие как роботизированные руки, требуют «кооперативного» спутника с простым интерфейсом, что затрудняет их использование с мусором. Другие методы, например, захватывающее устройство, могут привести к образованию еще большего количества мусора, разрушая спутники при попытке их захватить. Лазеры, с другой стороны, требуют значительных затрат энергии и сложного понимания динамики объектов для их эффективного применения. Сети, напротив, проще в исполнении, но у них также есть недостатки. Во-первых, после развертывания они практически неконтролируемы, а, во-вторых, их часто бывает трудно использовать повторно, что приводит к необходимости разрабатывать новые миссии для удаления отдельного объекта.
ГИБРИДНАЯ СЕТЬ-МЕМБРАНА
Обсуждаемая сеть из нового исследования представляет собой гибридную систему «сеть-мембрана», которая включает многослойную гибкую мембрану с электроникой, аккумуляторными слоями и сплавами с эффектом памяти (SMA). Эти материалы становятся все более распространенными на некоторых типах космических аппаратов.
Разворачивать такую сеть довольно просто. Спутник-«ловец» приближается к целевому объекту и запускает четыре пули, каждая из которых прикреплена к углу сети под углом 30 градусов. Сила от пуль расправляет мембрану, которая оборачивается вокруг мусора, эффективно захватывая его. Используя SMA, мембрана поддерживает свою форму и удерживает мусор, пока он деорбитируется до безопасного уровня, после чего мембрана складывается обратно в спутник-«ловец».
МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ
Исследователи заметили несколько ключевых характеристик в своих моделях, включая оптимальный угол развертывания и влияние расстояния до целевого объекта на силы, действующие на мембрану. Например, на расстоянии 2 метров мембрана испытывает силу в 3374 Ньютона, в то время как на расстоянии 3 метров это значение уменьшается вдвое.
Однако выполнение таких нагрузок для материала толщиной 10 микрон является сложной задачей, особенно учитывая, что мембрана состоит из множества слоев, которые не всегда идеально справляются с механическими требованиями. Модели также игнорировали давление солнечной радиации и атмосферное сопротивление, что критически важно для захвата объектов на орбите.
Перспективы реализации концепции «сеть-мембрана» остаются неопределенными, и, вероятно, потребуется много лет, прежде чем мы увидим её применение в реальных миссиях по удалению космического мусора. Тем не менее, каждое новое решение в этой области, будь то роботизированные руки или магнитные пластины, открывает дополнительные возможности для защиты нашей околоземной среды.
Не забудьте подписаться на наши каналы Дзен, Telegram и ВК.
Мы всегда рады видеть вас среди наших читателей и подписчиков SpaceDiscover!
