ПРИМЕНЕНИЕ ПРИНЦИПОВ УМЕНЬШЕНИЯ, ПЕРЕПРОИЗВОДСТВА И УТИЛИЗАЦИИ В КОСМОСЕ
Космические полеты по своей природе являются сложными и ресурсоемкими. Как показывает знаменитая Ракетная формула Циолковского, основную массу ракеты составляет топливо, которое сгорает во время запуска. Этот процесс также выводит в верхние слои атмосферы значительные объемы парниковых газов, таких как углекислый газ и черный углерод, а также вещества, разрушающие озоновый слой. Более того, процесс утилизации спутников, когда они выходят из строя, включает в себя их деорбитирование и сгорание в атмосфере, что также является расточительным, так как материалы не восстанавливаются и не перерабатываются.
С учетом стремительного роста коммерческих космических запусков и увеличения числа спутниковых группировок, ситуация будет лишь ухудшаться. В недавней статье группа ученых в области устойчивого развития и космоса обратилась к этой проблеме и предложила рассмотреть, как принципы уменьшения, повторного использования и переработки могут быть применены к спутникам и космическим аппаратам на протяжении всего их жизненного цикла. Это означает необходимость нахождения способов снижения отходов на этапах проектирования и производства, запуска и развертывания, а также обеспечения возможности ремонта в орбите и повторного использования в конце срока службы.
Команда, возглавляемая Жилином Яном из Факультета инженерных и физических наук Университета Суррея, включала также другого профессора, Лиронга Лю из Центра окружающей среды и устойчивого развития Суррея, доктора Лея Синя, профессора биологических наук из Университета Манитобы, и профессора Цзинь Сюаня, заместителя декана по исследованиям и инновациям в Сurreя, а также Адама Амару, главного ученого Космического агентства Великобритании. Их статья «Эффективность ресурсов и материалов в циркулярной космической экономике» была опубликована 1 декабря в журнале Chem Circularity.
С момента запуска Спутника-1 в 1957 году космические агентства по всему миру осуществили не менее 7070 запусков (без учета неудачных). Это создало нестабильную ситуацию на низкой околоземной орбите (LEO), где находятся около 15 100 метрических тонн объектов, диаметром более 10 см, а также более мелких частей. Наличие такого объема обломков также увеличивает риск возникновения эффекта Кесслера — ситуации, когда столкновения между объектами создают новые обломки, что, в свою очередь, приводит к новым столкновениям и образованию все больших скоплений мусора.
Проблема отходов встроена в жизненный цикл ракет, космических аппаратов и спутников, начиная с одноразовых ракетных систем и одноразовых спутников, и заканчивая «орбитами захоронения». Поскольку космическая экономика продолжает расти, эта проблема будет усугубляться, если не будет предпринято ничего для сокращения отходов. По словам Сюаня, «Каждый запуск ракеты отправляет тонны полезных материалов в космос, которые никогда не восстанавливаются. Чтобы сделать космическую экономику действительно устойчивой, необходимо построить циркулярное мышление во всех аспектах миссий — от проектирования и изготовления космических аппаратов до их эксплуатации и утилизации».
Одним из возможных решений, согласно исследованиям в области устойчивой космонавтики, является переход к циркулярной космической экономике, где материалы и системы проектируются с учетом повторного использования, ремонта или переработки. Авторы статьи отмечают, что достижения в области химии, науки о материалах и искусственного интеллекта могут помочь реализовать эту идею, включая самовосстанавливающиеся материалы и цифровые двойники, которые уменьшают необходимость в физическом тестировании.
Основными источниками космического мусора являются: события фрагментации (65%), списанные космические аппараты и корпуса ракет (30%) и предметы, связанные с миссиями (5%). Чтобы сократить количество отходов, они рекомендуют увеличить прочность космических аппаратов и спутников, а также разрабатывать конструкции, которые можно легко ремонтировать. Также важно сократить количество запусков, перепрофилировав космические станции в центры для перез
