Японські дослідники, схоже, знайшли вихід з однієї з найгостріших проблем космічних подорожей – проблеми орбітального сміття. І найцікавіше, що їм для цього навіть не доведеться фізично торкатися цих об’єктів. Інженери з Університету Тохоку, що є одним із найпрестижніших вищих навчальних закладів Японії та визнаним центром наукових досліджень, наразі випробовують нову рушійну систему. Вона здатна уповільнювати космічні уламки за допомогою імпульсів плазми. Замість того, щоб намагатися прибирати несправні супутники та космічне сміття гігантськими сітками або роботизованими маніпуляторами, цей пристрій зможе спрямовано випускати потоки зарядженого газу по сміттю. Удари від плазмових зарядів, у свою чергу, уповільнять уламки до такого стану, коли вони вийдуть з орбіти й увійдуть в атмосферу Землі, де згорять при повторному входженні.
Відмінність цієї розробки від попередніх спроб використання подібної технології полягає у її двонаправленому плазмовому двигуні. Раніше концепції плазмових систем були малоефективними, оскільки кожен імпульс штовхав не лише сміття, а й сам супутник-прибиральник у зворотний бік. Доцент Університету Тохоку Кадзунорі Такахаші усунув цей недолік, додавши другу плазмову струмінь, яка випускається у протилежному напрямку. Це дозволяє утримувати супутник на місці, при цьому ефективно впливаючи на уламки. Лабораторні симуляції показали обнадійливі результати: пристрій забезпечує втричі більшу гальмівну потужність порівняно зі старішими моделями, при цьому зберігаючи необхідний баланс для стабільної роботи. Перші ознаки свідчать, що ця технологія нарешті може зробити видалення орбітального сміття безпечним і практичним варіантом, який не потребує фізичного втручання.
Чому очищення орбіти від сміття є життєво важливим
Уявіть собі орбіту Землі, оточену хмарою космічного сміття, що невпинно мчить у просторі. Ця космічна “засміченість” складається з виведених з ладу супутників, відпрацьованих ступенів ракет-носіїв та дрібних фрагментів обладнання, що залишилися після минулих аварій. Справжній жах полягає в тому, що кожен такий об’єкт мчить навколо планети зі швидкістю у тисячі кілометрів на годину, а це означає, що навіть найменший шматок металу здатен завдати значної шкоди. Враховуючи кількість супутників, які вже перебувають у космосі, це небезпечне сміття створює серйозну загрозу їхній цілісності. Те саме стосується і пілотованих місій, де на борту перебувають живі екіпажі. Історія вже продемонструвала, наскільки руйнівними можуть бути такі зіткнення. У 2009 році несправний російський супутник зіткнувся з робочим американським апаратом, що призвело до появи тисяч нових фрагментів на орбіті. Кожен такий новий удар збільшує ймовірність неконтрольованої ланцюгової реакції, коли зіткнення породжують все більше сміття за принципом снігової кулі. Вчені називають цей жахливий сценарій Синдромом Кесслера – гіпотетичним явищем, за якого щільність об’єктів на низькій навколоземній орбіті зростає настільки, що зіткнення між ними стають набагато частішими. Це може спричинити каскадний ефект, створюючи дедалі більше космічного сміття та роблячи певні частини низької навколоземної орбіти надто небезпечними для використання. Саме тому безконтактні методи, такі як плазмовий рушій, розроблений у Японії, є перспективним шляхом розвитку. На відміну від традиційних інструментів захоплення, які ризикують зіткнутися зі сміттям, плазмова система може працювати на безпечній відстані, тим самим знижуючи ризик поглиблення проблеми.
Практичне та необхідне рішення
Одним із найбільш обнадійливих аспектів рушія Такахаші є використання аргону як пального, на противагу стандартному пропеленту — ксенону, який є дорожчим та менш поширеним. Це одразу робить великомасштабні місії з очищення значно менш витратними, а отже, й більш здійсненними. Дослідницька група також запровадила магнітне поле “касп” для кращого контролю та спрямування плазми до цільового об’єкта. Це невелике, але геніальне доопрацювання значно покращило продуктивність відносно невеликих рушіїв, доводячи їхню здатність справляти величезний вплив у космосі. Теоретично, супутники, що використовують цю технологію, могли б зводити космічне сміття з орбіти всього за 100 днів, і час для такої інновації не міг би бути кращим. Оскільки дедалі більше компаній, як-от сервіс Starlink Ілона Маска, планують запускати зростаючу кількість супутників на навколоземну орбіту, проблема космічного сміття лише погіршуватиметься. Варто лише одній невдалій колізії спровокувати руйнівний ланцюг подій, який теоретично може паралізувати наші навігаційні системи, метеорологічні служби та глобальний зв’язок. Плазмова рушійна система Університету Тохоку є не лише інженерним дивом, а й важливим рішенням для збереження людської діяльності у космосі. Якщо вона зможе відтворити позитивні результати, отримані в лабораторії, у реальних умовах, ця технологія стане неоціненним інструментом у запобіганні перетворенню орбіти на звалище.
