Chiến đấu chống lại các mảnh vỡ không gian
Năm 1957, Liên Xô phóng vệ tinh Trái đất nhân tạo đầu tiên vào không gian, do đó mở ra một kỷ nguyên mới trong những câu chuyện nhân loại - kỷ nguyên khám phá không gian. Trong hơn 50 năm trôi qua kể từ đó, con người đã gửi một số lượng khổng lồ các vệ tinh, tên lửa và trạm khoa học vào không gian. Tất cả điều này đã dẫn đến sự ô nhiễm có hệ thống của không gian bên ngoài xung quanh hành tinh của chúng ta. Theo NASA, tính đến tháng 2011 năm 16, 094 vật thể có nguồn gốc nhân tạo “quay” xung quanh Trái đất, bao gồm 3 vệ tinh đang hoạt động và đã hỏng, cũng như 396 giai đoạn trên, đã trải qua các giai đoạn phóng xe và các mảnh vỡ của chúng. Tài liệu được trình bày cho biết Nga chiếm vị trí đầu tiên về số lượng vật thể có nguồn gốc nhân tạo trong quỹ đạo gần Trái đất - 12 vật thể, trong đó 698 vật thể là mảnh vỡ không gian, tiếp theo là Mỹ, Trung Quốc, Pháp, Ấn Độ và Nhật Bản.
Kích thước của các mảnh rác trong quỹ đạo Trái đất rất khác nhau: từ vi hạt đến kích thước của một chiếc xe buýt học đường. Điều tương tự cũng có thể nói về khối lượng rác này. Các mảnh vỡ lớn có thể nặng tới 6 tấn, trong khi các hạt nhỏ chỉ nặng vài gam. Tất cả các vật thể này di chuyển trong không gian theo các quỹ đạo khác nhau và với tốc độ khác nhau: từ 10 km / h đến 25 km / h. Hơn nữa, trong trường hợp va chạm của các phần như vậy của mảnh vỡ vũ trụ với nhau hoặc với bất kỳ vệ tinh nào chuyển động ngược chiều, tốc độ của chúng có thể đạt tới 50 nghìn km / h.
Theo Alexander Bagrov, nhà nghiên cứu cấp cao tại Viện Nghiên cứu Thiên văn của Viện Hàn lâm Khoa học Nga, một tình huống nghịch lý đang xuất hiện ngày nay. Càng nhiều thiết bị mà con người phóng vào không gian, nó càng trở nên ít khả dụng hơn. Các tàu vũ trụ bị lỗi hàng năm với mức độ thường xuyên đáng ghen tị, kết quả của việc này là lượng mảnh vỡ trên quỹ đạo Trái đất tăng 4% hàng năm. Hiện tại, có tới 150 vật thể khác nhau, có kích thước từ 1 đến 10 cm, quay trên quỹ đạo trái đất, trong khi các hạt có kích thước đường kính dưới 1 cm chỉ đơn giản là hàng triệu. Đồng thời, nếu ở quỹ đạo thấp lên đến 400 km, các mảnh vỡ không gian bị giảm tốc bởi các lớp trên của khí quyển hành tinh và sau một thời gian nhất định rơi xuống Trái đất, thì nó có thể ở trong quỹ đạo địa tĩnh trong một khoảng thời gian dài vô hạn. .
Tên lửa đẩy, với sự trợ giúp của các vệ tinh được phóng lên quỹ đạo Trái đất, góp phần làm gia tăng các mảnh vỡ không gian. Bình của họ vẫn chứa khoảng 5-10% nhiên liệu, rất dễ bay hơi và dễ biến thành hơi nước nên thường dẫn đến những vụ nổ khá mạnh. Sau một số năm tồn tại trong không gian, các giai đoạn của tên lửa phục vụ cho mục đích của chúng phát nổ thành nhiều mảnh, rải rác một loại “mảnh đạn” của các mảnh vỡ nhỏ xung quanh chúng. Trong vài năm qua, khoảng 182 vụ nổ như vậy đã được ghi nhận trong không gian gần Trái đất. Vì vậy, chỉ một vụ nổ của giai đoạn tên lửa Ấn Độ đã gây ra sự hình thành của 300 mảnh vỡ lớn cùng một lúc, cũng như vô số vật thể không gian nhỏ hơn, nhưng không kém phần nguy hiểm. Ngày nay, thế giới đã có những nạn nhân đầu tiên của các mảnh vỡ không gian.
Vì vậy, vào tháng 1996 năm 660, ở độ cao khoảng 3 km. vệ tinh của Pháp đã va chạm với một mảnh vỡ ở giai đoạn 15 của phương tiện phóng Arian của Pháp, đã được phóng lên vũ trụ trước đó nhiều. Tốc độ tương đối tại thời điểm va chạm là khoảng 50 km / s hoặc XNUMX km / h. Không cần phải nói, các chuyên gia người Pháp, những người đã bỏ lỡ việc tiếp cận vật thể lớn của chính họ, đã cắn cùi chỏ của họ trong một thời gian dài sau câu chuyện này. Vụ việc này không biến thành một vụ bê bối quốc tế lớn, vì cả hai vật thể va chạm trong không gian đều có nguồn gốc từ Pháp.
Đó là lý do tại sao vấn đề với các mảnh vỡ không gian ngày nay không cần phải phóng đại thêm. Bạn chỉ cần ghi nhớ một thực tế rằng với tốc độ hiện tại, một phần đáng kể của quỹ đạo trái đất sẽ sớm trở thành nơi an toàn nhất cho tàu vũ trụ. Nhận ra điều này, nhà nghiên cứu Jonathan Missel của Đại học Texas A&M tin rằng tất cả các phương pháp dọn dẹp mảnh vỡ không gian hiện có đều có ít nhất một trong hai căn bệnh chung. Chúng hoặc liên quan đến các nhiệm vụ "một mảnh rác không gian, một người nhặt rác" (rất tốn kém), hoặc chúng liên quan đến việc tạo ra các công nghệ sẽ mất hơn một thập kỷ để tinh chỉnh. Trong khi đó, số nạn nhân của các mảnh vỡ vũ trụ chỉ ngày càng tăng.
Hiểu được điều này, Jonathan Missel đề xuất hiện đại hóa khái niệm "Một mảnh vụn vũ trụ - một người nhặt rác" để có thể tái sử dụng. Hệ thống Máy quét Không gian TAMU mà ông và các đồng nghiệp phát triển cùng với vệ tinh Sling-Sat (vệ tinh sling) được trang bị những “bàn tay” có thể tùy chỉnh đặc biệt. Một vệ tinh như vậy, sau khi tiếp cận các mảnh vỡ không gian, chụp nó bằng một bộ điều khiển đặc biệt. Đồng thời, do các vectơ chuyển động khác nhau, Sling-Sat bắt đầu xoắn, nhưng nhờ có độ nghiêng và độ dài có thể điều chỉnh của “cánh tay”, cơ chế này được kiểm soát hoàn toàn, cho phép xoay như một quả bóng đá, có ý nghĩa thay đổi quỹ đạo của chính nó, gửi "vệ tinh sling" tới các mảnh vỡ không gian tiếp theo.
Tại thời điểm khi vệ tinh đang trên quỹ đạo chuyển động tới vật thể không gian thứ hai, phần tử thứ nhất của mảnh vỡ không gian sẽ được nó giải phóng trong quá trình quay. Hơn nữa, điều này sẽ xảy ra ở một góc độ mà một mẫu mảnh vỡ không gian được đảm bảo sẽ đâm vào bầu khí quyển của hành tinh chúng ta, bốc cháy trong đó. Sau khi tiếp cận đối tượng thứ hai của mảnh vỡ không gian, vệ tinh này sẽ lặp lại hoạt động đã thực hiện và sẽ thực hiện điều này mọi lúc, đồng thời nhận thêm động năng từ các mảnh vỡ không gian và đồng thời gửi nó trở lại Trái đất đến hành tinh đã sinh ra. với nó.
Điều đáng chú ý là khái niệm này phần nào gợi nhớ đến phương pháp của những vận động viên nhảy xa Hy Lạp cổ đại, những người đã thực hiện điều này với quả tạ ném về phía sau (để tăng thêm gia tốc). Đúng vậy, trong trường hợp cụ thể này, các vật thể mảnh vỡ không gian sẽ phải bị bắt và ném khi đang bay, liệu Máy quét không gian TAMU có đối phó được với điều này hay không là một câu hỏi mở.
Quá trình mô phỏng trên máy tính được tiến hành cho thấy phương án đề xuất có hiệu suất sử dụng nhiên liệu lý thuyết cao. Và điều này có thể hiểu được: trong trường hợp của “vệ tinh treo”, năng lượng được cho là được lấy từ các mảnh vệ tinh và tên lửa đã được phân tán với vận tốc không gian 1 trong một thời gian dài, chứ không phải từ nhiên liệu, để được giao cho người thu gom rác của chúng tôi từ Trái đất.
Tất nhiên, khái niệm mà Missel trình bày có khá nhiều điểm nghẽn. Điều đáng chú ý là tất nhiên, không có mảnh vụn không gian nào thích hợp cho một cái bẫy thao túng và quan trọng nhất là cho gia tốc cao trong quá trình quay cường độ cao. Trong trường hợp mảnh quá lớn và nặng, năng lượng của nó trong quá trình quay có thể đủ để phá hủy bản thân cũng như người chế tác. Đồng thời, việc tạo ra một số lượng lớn các vật thể khác thay vì một vật thể mảnh vỡ không gian khó có thể cải thiện tình hình trong không gian ở quỹ đạo thấp của Trái đất. Đồng thời, tất nhiên, ý tưởng có vẻ thú vị, và trong trường hợp thực hiện đầy đủ kỹ thuật - có hiệu quả.
Nguồn thông tin:
-http: //science.compulenta.ru/739126
-http: //www.popmech.ru/article/479-kosmicheskiy-musor
-http: //dev.actualcomment.ru/idea/996
-http: //cometasite.ru/kosmicheskiy_musor
Kích thước của các mảnh rác trong quỹ đạo Trái đất rất khác nhau: từ vi hạt đến kích thước của một chiếc xe buýt học đường. Điều tương tự cũng có thể nói về khối lượng rác này. Các mảnh vỡ lớn có thể nặng tới 6 tấn, trong khi các hạt nhỏ chỉ nặng vài gam. Tất cả các vật thể này di chuyển trong không gian theo các quỹ đạo khác nhau và với tốc độ khác nhau: từ 10 km / h đến 25 km / h. Hơn nữa, trong trường hợp va chạm của các phần như vậy của mảnh vỡ vũ trụ với nhau hoặc với bất kỳ vệ tinh nào chuyển động ngược chiều, tốc độ của chúng có thể đạt tới 50 nghìn km / h.
Theo Alexander Bagrov, nhà nghiên cứu cấp cao tại Viện Nghiên cứu Thiên văn của Viện Hàn lâm Khoa học Nga, một tình huống nghịch lý đang xuất hiện ngày nay. Càng nhiều thiết bị mà con người phóng vào không gian, nó càng trở nên ít khả dụng hơn. Các tàu vũ trụ bị lỗi hàng năm với mức độ thường xuyên đáng ghen tị, kết quả của việc này là lượng mảnh vỡ trên quỹ đạo Trái đất tăng 4% hàng năm. Hiện tại, có tới 150 vật thể khác nhau, có kích thước từ 1 đến 10 cm, quay trên quỹ đạo trái đất, trong khi các hạt có kích thước đường kính dưới 1 cm chỉ đơn giản là hàng triệu. Đồng thời, nếu ở quỹ đạo thấp lên đến 400 km, các mảnh vỡ không gian bị giảm tốc bởi các lớp trên của khí quyển hành tinh và sau một thời gian nhất định rơi xuống Trái đất, thì nó có thể ở trong quỹ đạo địa tĩnh trong một khoảng thời gian dài vô hạn. .
Tên lửa đẩy, với sự trợ giúp của các vệ tinh được phóng lên quỹ đạo Trái đất, góp phần làm gia tăng các mảnh vỡ không gian. Bình của họ vẫn chứa khoảng 5-10% nhiên liệu, rất dễ bay hơi và dễ biến thành hơi nước nên thường dẫn đến những vụ nổ khá mạnh. Sau một số năm tồn tại trong không gian, các giai đoạn của tên lửa phục vụ cho mục đích của chúng phát nổ thành nhiều mảnh, rải rác một loại “mảnh đạn” của các mảnh vỡ nhỏ xung quanh chúng. Trong vài năm qua, khoảng 182 vụ nổ như vậy đã được ghi nhận trong không gian gần Trái đất. Vì vậy, chỉ một vụ nổ của giai đoạn tên lửa Ấn Độ đã gây ra sự hình thành của 300 mảnh vỡ lớn cùng một lúc, cũng như vô số vật thể không gian nhỏ hơn, nhưng không kém phần nguy hiểm. Ngày nay, thế giới đã có những nạn nhân đầu tiên của các mảnh vỡ không gian.
Vì vậy, vào tháng 1996 năm 660, ở độ cao khoảng 3 km. vệ tinh của Pháp đã va chạm với một mảnh vỡ ở giai đoạn 15 của phương tiện phóng Arian của Pháp, đã được phóng lên vũ trụ trước đó nhiều. Tốc độ tương đối tại thời điểm va chạm là khoảng 50 km / s hoặc XNUMX km / h. Không cần phải nói, các chuyên gia người Pháp, những người đã bỏ lỡ việc tiếp cận vật thể lớn của chính họ, đã cắn cùi chỏ của họ trong một thời gian dài sau câu chuyện này. Vụ việc này không biến thành một vụ bê bối quốc tế lớn, vì cả hai vật thể va chạm trong không gian đều có nguồn gốc từ Pháp.
Đó là lý do tại sao vấn đề với các mảnh vỡ không gian ngày nay không cần phải phóng đại thêm. Bạn chỉ cần ghi nhớ một thực tế rằng với tốc độ hiện tại, một phần đáng kể của quỹ đạo trái đất sẽ sớm trở thành nơi an toàn nhất cho tàu vũ trụ. Nhận ra điều này, nhà nghiên cứu Jonathan Missel của Đại học Texas A&M tin rằng tất cả các phương pháp dọn dẹp mảnh vỡ không gian hiện có đều có ít nhất một trong hai căn bệnh chung. Chúng hoặc liên quan đến các nhiệm vụ "một mảnh rác không gian, một người nhặt rác" (rất tốn kém), hoặc chúng liên quan đến việc tạo ra các công nghệ sẽ mất hơn một thập kỷ để tinh chỉnh. Trong khi đó, số nạn nhân của các mảnh vỡ vũ trụ chỉ ngày càng tăng.
Hiểu được điều này, Jonathan Missel đề xuất hiện đại hóa khái niệm "Một mảnh vụn vũ trụ - một người nhặt rác" để có thể tái sử dụng. Hệ thống Máy quét Không gian TAMU mà ông và các đồng nghiệp phát triển cùng với vệ tinh Sling-Sat (vệ tinh sling) được trang bị những “bàn tay” có thể tùy chỉnh đặc biệt. Một vệ tinh như vậy, sau khi tiếp cận các mảnh vỡ không gian, chụp nó bằng một bộ điều khiển đặc biệt. Đồng thời, do các vectơ chuyển động khác nhau, Sling-Sat bắt đầu xoắn, nhưng nhờ có độ nghiêng và độ dài có thể điều chỉnh của “cánh tay”, cơ chế này được kiểm soát hoàn toàn, cho phép xoay như một quả bóng đá, có ý nghĩa thay đổi quỹ đạo của chính nó, gửi "vệ tinh sling" tới các mảnh vỡ không gian tiếp theo.
Tại thời điểm khi vệ tinh đang trên quỹ đạo chuyển động tới vật thể không gian thứ hai, phần tử thứ nhất của mảnh vỡ không gian sẽ được nó giải phóng trong quá trình quay. Hơn nữa, điều này sẽ xảy ra ở một góc độ mà một mẫu mảnh vỡ không gian được đảm bảo sẽ đâm vào bầu khí quyển của hành tinh chúng ta, bốc cháy trong đó. Sau khi tiếp cận đối tượng thứ hai của mảnh vỡ không gian, vệ tinh này sẽ lặp lại hoạt động đã thực hiện và sẽ thực hiện điều này mọi lúc, đồng thời nhận thêm động năng từ các mảnh vỡ không gian và đồng thời gửi nó trở lại Trái đất đến hành tinh đã sinh ra. với nó.
Điều đáng chú ý là khái niệm này phần nào gợi nhớ đến phương pháp của những vận động viên nhảy xa Hy Lạp cổ đại, những người đã thực hiện điều này với quả tạ ném về phía sau (để tăng thêm gia tốc). Đúng vậy, trong trường hợp cụ thể này, các vật thể mảnh vỡ không gian sẽ phải bị bắt và ném khi đang bay, liệu Máy quét không gian TAMU có đối phó được với điều này hay không là một câu hỏi mở.
Máy quét không gian TAMU
Quá trình mô phỏng trên máy tính được tiến hành cho thấy phương án đề xuất có hiệu suất sử dụng nhiên liệu lý thuyết cao. Và điều này có thể hiểu được: trong trường hợp của “vệ tinh treo”, năng lượng được cho là được lấy từ các mảnh vệ tinh và tên lửa đã được phân tán với vận tốc không gian 1 trong một thời gian dài, chứ không phải từ nhiên liệu, để được giao cho người thu gom rác của chúng tôi từ Trái đất.
Tất nhiên, khái niệm mà Missel trình bày có khá nhiều điểm nghẽn. Điều đáng chú ý là tất nhiên, không có mảnh vụn không gian nào thích hợp cho một cái bẫy thao túng và quan trọng nhất là cho gia tốc cao trong quá trình quay cường độ cao. Trong trường hợp mảnh quá lớn và nặng, năng lượng của nó trong quá trình quay có thể đủ để phá hủy bản thân cũng như người chế tác. Đồng thời, việc tạo ra một số lượng lớn các vật thể khác thay vì một vật thể mảnh vỡ không gian khó có thể cải thiện tình hình trong không gian ở quỹ đạo thấp của Trái đất. Đồng thời, tất nhiên, ý tưởng có vẻ thú vị, và trong trường hợp thực hiện đầy đủ kỹ thuật - có hiệu quả.
Nguồn thông tin:
-http: //science.compulenta.ru/739126
-http: //www.popmech.ru/article/479-kosmicheskiy-musor
-http: //dev.actualcomment.ru/idea/996
-http: //cometasite.ru/kosmicheskiy_musor
tin tức