Как убрать космический мусор на скорости 7,5 км/с
На орбите Земли находится более семи с половиной тысяч тонн космического мусора, который существенно повышает риск полетов, поскольку объекты имеют орбитальную скорость около 7,5 км/с и могут нанести значительный ущерб спутникам. В настоящее время многие компании ведущих космических государств разрабатывают системы по очистке околоземного пространства. ELSA-d — это IOD (демонстрация на орбите) для ключевых технологий по удалению с орбиты отслуживших свой срок спутников и отработка эффективных технологий для будущих миссий.
Наличие космического мусора особенно опасно на низкой околоземной орбите (НОО, определяемой как область космоса вокруг Земли на высоте от 160 до 2000 км), в которой работает большое количество активных космических аппаратов. Это существенно повышает риск полетов, начиная от необходимости выполнять маневры уклонения и заканчивая дефектами или даже уничтожением космического корабля из-за столкновения с различными предметами, которые на орбитальной скорости около 7,5 км/с могут нанести значительный ущерб. Для сравнения, начальная скорость пули, вылетающей со ствола автомата Калашникова – всего 910 м/с, а о ее пробивной способности известно всем.
Но опасен не сам космический мусор, а столкновение с ним. Причем объект большого размера может быть менее опасен чем маленького. Большой – видно издалека, следовательно, заранее могут быть предприняты меры, чтобы увернуться от него.
И если такие маленькие объекты заполонят всё космическое пространство вокруг Земли, то новые космические аппараты просто не долетят до пункта назначения, не столкнувшись с ними. Это описывается синдромом Кесслера.
Однако активное удаление космического мусора (ADR), то есть удаление космического мусора с загруженных орбит с использованием специальной орбитальной и / или наземной установки, является сложной технически и рискованной операцией. В настоящее время многие компании ведущих космических государств разрабатывают системы по очистке околоземного пространства от посторонних предметов.
22 марта 2021 года с космодрома Байконур стартовала ракета-носитель «Союз-2.1а» с разгонным блоком «Фрегат» и 38 космическими аппаратами из 18 стран мира. На борту находился также японский демонстрационный спутник под названием End-of-Life Services by Astroscale (ELSA-d) для исследования разработанной технологии стыковки и удаления космического мусора.
Предполагается, что на орбите, 175-килограммовое активный модуль, оснащенный технологиями сближения и механизмом магнитного захвата, с целью тестирования системы, будет неоднократно стыковаться с 17-килограммовым спутником, имитирующим космический мусор, выпускать его и снова захватывать.
Система захвата ELSA-d позволяет осуществлять захват объектов с помощью специального устройства, представляющего собой набор небольших концентрических постоянных магнитов, которые выдвигаются и убираются с помощью оригинального механизма, обеспечивающего соединение с стыковочной пластиной на цели. После стыковки, система захвата при желании может освободить объект с помощью внутреннего механизма, который медленно отталкивает стыковочную пластину цели. Это позволяет неоднократно повторять циклы стыковки и расстыковки с целью для отработки навыков управления, а также общего тестирования системы.
Два космических спутника проекта ELSA-d запускаются одновременно. Поисковый оснащен технологиями сближения и механизмом магнитного захвата, тогда как цель имеет специальное устройство, позволяющее ее захватить. При этом будет проведена серия операций, включающих поиск цели, ее осмотр, сближение, а также захват без кувырка и с кувырком. Управление процессом будет осуществляться из Великобритании. Astroscale планирует завершить основные демонстрационные тестирования работы ELSA-d к концу этого года.
В настоящее время космический корабль Astroscale может захватывать только спутники с совместимыми стыковочными пластинами, имеющимися пока лишь только на OneWeb, недавно приобретенный британским правительством и индийской телекоммуникационной компанией Bharti Global.
Astroscale также работает над отдельным космическим кораблем под названием ELSA-m, предназначенным для захвата и снятия с орбиты трех или четырех объектов за одну миссию.
