Рынок орбитального клининга оценивают в $200 млн в год
Украинская ракетно-космическая отрасль вновь оказалась в центре внимания мировых СМИ. На днях одна из ведущих частных американских космических компаний Bigelow Aerospace сообщила, что может потерять свой экспериментальный модуль Genesis II из-за столкновения с советским спутником Космос-1300, отработавшим свой ресурс и оставшимся на орбите.
Сообщение Bigelow привлекло внимание мировой общественности к теме космического мусора, которого в околоземном пространстве становится все больше. И который начинает создавать проблемы дорогостоящим космическим проектам.
Украинский мусор на орбите
Потенциальный виновник происшествия – спутник радиотехнической разведки Космос-1300, относящийся к типу «Целина-Д» был разработан в Украине – днепровским КБ «Южное» и запущен в 1981 году с космодрома Плесецк (РФ) ракетой «Циклон-3», также днепропетровского производства.
Украина поучаствовала и в запуске на орбиту аппарата Genesis II – Bigelow Aerospace. Модуль, главной особенностью которого является надувная конструкция, позволяющая ему прямо на орбите увеличивать объем полезного пространства, был запущен в июне 2007 года с военного полигона «Домбаровский» (Оренбургская область, РФ) конверсионной ракетой-носителем «Днепр», спроектированной и изготовленной также в Днепре – КБ «Южное» и «Южмашем».
О возможности столкновения Genesis II с отработанным советским спутником-шпионом американскую компанию 17 сентября уведомили ВВС США. Вероятность катастрофы была небольшой – 5,6% и космические аппараты благополучно разминулись. Однако, в Bigelow Aerospace решили использовать этот повод, чтобы прилечь внимание общественности к теме космического мусора.
Надувные модули на орбите Bigelow планирует использовать для создания первой в мире частной орбитальной гостиницы. Поэтому тема безопасности космических полетов волнует основателя компании, отельного магната Роберта Бигелоу, как никакая другая.
Космическая свалка разрастается
В настоящее время, по данным NASA, количество мусорных объектов размером больше 10 см на околоземной орбите приближается к 20 тыс., а их суммарная масса — к 8 тыс. тонн. В основном, это обломки космических аппаратов. В Европейском космическом агентстве подсчитали, что число отслеживаемых мусорных объектов, диаметром более 10 см составляет – 29 тыс., а размером больше 1 сантиметра, достигло 750 тыс. Фрагментов микронного размера может быть гораздо больше.
Мелкие фрагменты космической пыли образуются вследствие работы двигателей космических аппаратов. Среди них есть также очень много мелких частичек краски. И этот мусор, движущийся со скоростью более 11 км/сек (или 40 тыс. км/час), уже сейчас оставляет микрократеры в корпусах и на оборудовании действующих спутников, нередко выводя их из строя.
Первое крупное столкновение искусственных спутников Земли на орбите произошло 10 февраля 2009 года над полуостровом Таймыр (РФ). В аварийную ситуацию попали российский спутник-шпион «Космос-2251», выведенный на орбиту в 1993 году и функционировавший до 1995 года, и один из спутников группировки связи Iridium – «Iridium 33», запущенный в 1997 году. Оба в результате столкновения разрушились полностью, в результате чего образовалось около 600 обломков.
Сколько стоит уборка в космосе
После чего тогдашний президент ракетно-космической корпорации РКК «Энергия» Виталий Лопота заявил, что к 2020 году рынок уборки космического мусора составит $3 млрд. Четверть его, по его мнению, может занять Россия.
По словам Лопоты, с каждым годом на орбите становится все теснее. Еще в конце прошлого десятилетия вокруг Земли обращалось около 1,2 тыс. неработающих аппаратов, которые мешают запуску новых спутников и космических кораблей, а значит, увеличивают стоимость отдельных стартов. Избавление от каждого из таких объектов, по мнению президента РКК, позволит сэкономить от $20 до $50 млн.
Спустя десятилетие стало ясно, что Виталий Лопота не намного ошибся в своем прогнозе. Работающие на орбите космические мусорщики – перспектива ближайших лет. В апреле 2018 года среди грузов для Международной космической станции, доставленного на МКС космическим «грузовиком» Dragon компании SpaceX Элона Маска, оказался и прототип такого аппарата – зонд RemoveDEBRIS, размером с небольшой холодильник, разработанный космическим центром университета Суррея (Великобритания) совместно с Airbus на базе спутниковой платформы Surrey Satellite Technology Ltd. Проект финансировался ЕС и обошелся налогоплательщикам в 5,2 млн. евро.
Аппарат оснащен несколькими устройствами для захвата космического мусора, в том числе гарпуном и сетью. В сентябре 2018 года RemoveDEBRIS поймал сетью тестовую мишень, а в феврале нынешнего года загарпунил небольшую стальную пластину, притянув ее к себе на борт.
В дальнейшем зонд должен будет раскрыть встроенный парус, который переведет RemoveDEBRIS на более низкую орбиту и утянет его в атмосферу, где он сгорит вместе с кусками тестового мусора.
Украинские ученые в деле
Украинские предприятия также не остались в стороне от решения проблемы засорения околоземной орбиты. Несколько лет назад КБ «Южное» и Институт технической механики (ИТМ НАНУ) были участниками международного проекта LEOSWEEP, финансируемого ЕС.
Проект основан на эффекте воздействия плазменного луча на космические объекты, что позволяет менять их траекторию движения. Такой луч может быть создан с помощью уже используемых космической отраслью ионных двигателей.
LEOSWEEP предполагает создание и выведение на орбиту так называемого «Космического пастуха», который мог бы, направляя луч на отдельные обломки мусора, менять их орбиту и способствовать удалению без физического контакта.
Технология была предложена группой космической динамики Технического университета Мадрида в 2010 году. Консорциум LEOSWEEP объединял более десятка научных организаций и промышленных предприятий, в том числе Space Dynamics Group (Испания), Deimos Engenharia (Португалия), Научно-исследовательский центр аэронавтики и космонавтики Германии (DLR), Международный центр космического права и др.
Украинские участники проекта оказали партнерам весьма ценную помощь. По словам начальника проектного отдела КБ «Южное» по разработке специальных ракетно-космических систем Геннадия Осинового, на низких орбитах до сих пор остается много объектов, к созданию которых приложили руку наши предприятия. Поэтому им хорошо известен состав материалов и конструкция обшивки.
В рамках проекта LEOSWEEP, КБ «Южное» воссоздавало отдельные элементы типовой верхней ступени ракеты-носителя, а ИТМ испытывало воздействие на них ионных двигателей на собственной испытательной базе. В экспериментальных условиях проверялось, будут ли распадаться объекты, каким импульсом необходимо на них воздействовать, какова будет скорость увода и т.д.
Чисто там, где не сорят
В настоящее время во всех ракетах-носителях, разрабатываемых КБ, предусмотрены так называемые меры «пассивации». Это значит, что после вывода на орбиту космических аппаратов из последней ступени ракеты стравливаются остатки топлива и газов, а также разряжаются аккумуляторные батареи, чтобы она не могла причинить серьезный ущерб другим орбитальным объектам.
Рассматривается и возможность применения дополнительных двигателей для понижения орбиты и увода ступеней и спутников, чтобы они быстрее сгорали в слоях атмосферы.
Однако, проектируя космическую технику, конструкторы не всегда закладывают в нее такие возможности, поскольку они уменьшают вес выведенной полезной нагрузки и снижают коммерческие показатели.
Кроме того, меры борьбы с космическим мусором в мировом космическом законодательстве пока что носят рекомендательный характер. Хотя в украинских и российских ГОСТах они предусмотрены.
Однако, по мере засоренности околоземной орбиты, которая, как считают специалисты, увеличивается на 5% ежегодно, мировое сообщество должно будет принять правила игры, предполагающие или обязательство увода ступеней и отработавших спутников с орбиты, или оплату этих услуг специализированным аппаратам и их владельцам.
По данным исследования новозеландской компании RetroSpace после изменения законодательной базы рынок уборки космического мусора может составить $200 млн. в год. Участвуя в проектах, подобных LEOSWEEP, украинские предприятия рассчитывают принять участие в создании первых космических мусорщиков и зарабатывать на расчистке орбит от отслуживших свое космических аппаратов.
Источник: ubr.ua
