Алексей Лепихов - Scavenger. Космический мусор

На Земле для точных измерений чаще применяются активные методы радиолокации, но в космических условиях это значительный расход электроэнергии.

При использовании пассивных методов сигналы подвергаются целому ряду искажающих помех, а собственный фон объектов (электромагнитный, инфракрасный и др.) должен быть достаточным для обнаружения. В условиях космоса эхолокация вообще отпадает.

Результаты наблюдений наземных станций заносятся в специальные каталоги космического мусора, но параметры КМ постоянно меняются, и отследить их с Земли в реальном времени невозможно.

По математическому моделированию написано множество трудов, но в настоящее время им не находится практического применения.

Проблема: не существует реальных наземных и космических систем, способных удалять космический мусор.

В настоящий момент идут обсуждения методов ликвидации КМ: складирование в точках Лагранжа, перевод объектов на орбиты захоронения (для самоуправляемых АС) и увод в космическое пространство, уничтожение на месте, торможение атмосферой.

Спутниковые системы стараются располагать на энергосберегающих орбитах, в зонах, откуда они отслеживают («покрывают») требуемые территории Земли или решают другие задачи (например, экономия топлива при выводе на экваториальную орбиту). Постепенно ощущаться нехватка мест для новых систем, наблюдение космоса с Земли затруднено.

Некоторые системы помещают в точки Лагранжа для энергосберегающего маневрирования. Там же скапливается и дрейфующий рядом КМ. Возникает дилемма: складировать космический мусор в точках Лагранжа или расчищать их для энергосберегающего использования спутниками.

Увод КМ к орбитам захоронения или в дальний космос сопровождается большим расходом топлива. Самоуправляемых систем мало, и не на всех предусмотрен запас топлива. Договорённость космических держав о создании безопасных самоуводящихся и самоликвидирующихся систем находится в стадии обсуждения.

Наиболее реальные тягачи для транспортировки КМ построены по принципу солнечного паруса и использования геомагнитного поля Земли. Проблема захвата обломков не решена, полёт не контролируем, скорость черепашья.

Многоразовые системы с манипулятором технически и экономически неэффективны. Смогут собрать лишь небольшую часть крупных объектов. Системы громоздки, не маневренны, энергозатратны, дорогостоящи в эксплуатации и при утилизации собранных объектов.

Способ крепление двигателя на объекты теоретически применим только к объектам больших размеров и движущихся с малой скоростью. Чтобы догонять объекты нужно тратить топливо. К тому же двигателю тоже потребуется энергия и хоть какая-то система управления. Система рискует стать одноразовой и смысл её применения потеряется.

Системам, придающим объекту импульс движения направленным выстрелом (снаряд, газ, другое) или механическим толчком (манипулятор), потребуется сначала этот предмет захватить или попасть в него и затратить энергию, а «отдача» противодействия бесконтрольно изменит параметры орбиты самой системы.

Уничтожение лазером или зарядом не изучено до конца и небезопасно для соседних систем. Дробление на осколки ещё больше усложнит ситуацию.

Торможение лазером или солнечным рефлектором в атмосферу неконтролируемо. Успех воздействия зависит от отражающих и геометрических характеристик поверхностей. Для лазера необходима энергия. Можно использовать как средство экстремальной защиты АС для корректировки траекторий приближающихся обломков.

Выстреливающиеся «гасящие» скорость КМ экраны требуют наличия их запаса на АС для длительного защитного применения, действуют на небольших расстояниях и требуют точности выброса. Стационарные экраны громоздки, требуют ремонта, правильной установки или возможности корректировки угла защиты; их можно использовать только для защиты отдельных систем жизнеобеспечения.

Увод мелкого мусора в атмосферу группами требует создания конструкций определённого типа. В настоящее время существуют проекты пассивного захвата мелких частиц. Это пористые шары и мембраны тканого типа, выводимые на орбиту. Размещение потребует точности. Маневрирование и утилизация почти не контролируются. Количество конструкций велико.

Групповой захват объектов с помощью огромной сети и нескольких спутников требует точной координации их действий.

Сеть может запутаться, порваться, зацепиться за орбитальную станцию, в неё могут попасть ближайшие АС, а магнитная сеть может притянуться сама, и тогда спутники и сеть сами станут опасным космическим мусором.

Системы-ловушки нашли наибольший отклик среди изобретателей. Конструкции разнообразны, но в целом сводятся к механическому или магнитному удержанию. Требуется минимальное сближение, так как в большинстве конструкций используются штанги, манипуляторы и гарпуны на тросах. Утилизация предполагается вместе с дорогостоящей ловушкой.

Такие экзотические проекты, как обливание объекта водой для его утяжеления, или создание «болота» распылением вольфрамовых частиц, или «вывешивание» троса, с которым весь КМ когда-то столкнётся, или торможение размотанным с катушки пятикилометровым тросом, или многолетнее торможение парашютом, – пока представляются только теоретически.