In 1957 lanceerde de Sovjet-Unie de eerste kunstmatige aardsatelliet de ruimte in, waarmee een nieuw tijdperk in de geschiedenis van de mensheid werd geopend - het tijdperk van de verkenning van de ruimte. In de afgelopen 50 jaar sindsdien heeft de mens een enorme verscheidenheid aan satellieten, raketten en wetenschappelijke stations de ruimte ingestuurd. Dit alles leidde tot de systematische vervuiling van de ruimte rond onze planeet. Volgens NASA-informatie draaiden er in juli 2011 16 094 objecten van kunstmatige oorsprong rond de aarde, waaronder 3 396 functionerende en reeds mislukte satellieten, evenals 12 698 boosterblokken, gebruikte stadia van lanceervoertuigen en hun puin. Het gepresenteerde document stelt dat in termen van het aantal objecten van kunstmatige oorsprong in een lage baan om de aarde, Rusland op de eerste plaats staat - 6075 objecten, waarvan 4667 ruimtepuin, gevolgd door de Verenigde Staten, China, Frankrijk, India en Japan.
De grootte van het puin dat zich in een lage baan om de aarde bevindt, varieert nogal, van microdeeltjes tot de grootte van een schoolbus. Hetzelfde kan gezegd worden van de massa van dit afval. Grote fragmenten kunnen tot 6 ton wegen, terwijl kleine deeltjes slechts enkele grammen wegen. Al deze objecten bewegen in de ruimte in verschillende banen en met verschillende snelheden: van 10 duizend km / u tot 25 duizend km / u. Bovendien, in het geval van een botsing van dergelijke stukken ruimteschroot met elkaar of met een satelliet die in tegengestelde richtingen beweegt, kan hun snelheid 50 duizend km / u bereiken.
Volgens Alexander Bagrov, senior onderzoeker aan het Research Institute of Astronomy van de Russische Academie van Wetenschappen, ontstaat er vandaag een paradoxale situatie. Hoe meer voertuigen de mensheid de ruimte in lanceert, hoe minder geschikt het wordt voor gebruik. Ruimtevaartuigen falen elk jaar met benijdenswaardige regelmaat, met als resultaat dat de hoeveelheid puin in de baan van de aarde jaarlijks met 4% toeneemt. Op dit moment roteren tot 150 duizend verschillende objecten met afmetingen van 1 tot 10 cm in de baan van de aarde, terwijl deeltjes met een diameter van minder dan 1 cm gewoon miljoenen zijn. Tegelijkertijd, als ruimtepuin in lage banen tot 400 km wordt vertraagd door de bovenste lagen van de atmosfeer van de planeet en na een bepaalde tijd naar de aarde valt, dan kan het in geostationaire banen zijn voor een oneindig lange hoeveelheid van tijd.
Raketboosters, die worden gebruikt om satellieten in de baan van de aarde te lanceren, dragen bij aan de toename van ruimteschroot. Ongeveer 5-10% van de brandstof blijft in hun tanks, die zeer vluchtig is en gemakkelijk in stoom verandert, wat vaak tot vrij krachtige explosies leidt. Na een aantal jaren in de ruimte exploderen de rakettrappen die hun tijd hebben gediend in stukken en verspreiden zich een soort "granaatscherven" van kleine fragmenten. In de afgelopen jaren zijn ongeveer 182 van dergelijke explosies geregistreerd in de ruimte nabij de aarde. Dus slechts één explosie van een trap van een Indiase raket veroorzaakte de vorming van 300 grote brokstukken tegelijk, evenals talloze kleinere, maar niet minder gevaarlijke ruimtevoorwerpen. Vandaag heeft de wereld al de eerste slachtoffers van ruimtepuin.
Dus in juli 1996 op een hoogte van ongeveer 660 km. de Franse satelliet kwam in botsing met een fragment van de 3e trap van het Franse Arian-lanceervoertuig, dat veel eerder in de ruimte was gelanceerd. De relatieve snelheid op het moment van aanrijding was ongeveer 15 km / s of 50 duizend km / u. Onnodig te zeggen dat de Franse experts, die de nadering van hun eigen grote object misten, lang in hun ellebogen bijten na dit verhaal. Dit incident werd geen groot internationaal schandaal, aangezien beide objecten die in de ruimte botsten, van Franse oorsprong waren.
Dat is de reden waarom het probleem met ruimteschroot tegenwoordig niet extra hoeft te worden overdreven. Je hoeft alleen maar in gedachten te houden dat in het huidige tempo, in de nabije toekomst, een aanzienlijk deel van de baan van de aarde niet de veiligste plek zal zijn voor ruimtevaartuigen. Dit realiserend, gelooft onderzoeker Jonathan Missel, verbonden aan de Texas Agricultural University, dat alle bestaande methoden om ruimtepuin op te ruimen ten minste een van de twee veelvoorkomende ziekten hebben. Ze omvatten ofwel het uitvoeren van missies "Eén stuk ruimteschroot - één aaseter" (wat erg duur is), of ze impliceren de creatie van technologieën, die meer dan een decennium in beslag zullen nemen om te verfijnen. Ondertussen groeit het aantal slachtoffers van ruimtepuin alleen maar.
Jonathan Missel realiseert zich dit en stelt voor om het One Piece of Space Junk - One Scavenger-concept te upgraden naar herbruikbaar. De TAMU Space Sweeper met de Sling-Sat-satelliet, die hij en zijn collega's hebben ontwikkeld, is uitgerust met speciale aanpasbare "armen". Zo'n satelliet vangt het, na zijn nadering van ruimtepuin, op met een speciale manipulator. Tegelijkertijd begint de Sling-Sat door verschillende bewegingsvectoren te draaien, maar dankzij de instelbare helling en de lengte van de "armen" wordt deze manoeuvre volledig gecontroleerd, waardoor het draaien als een voetbal zinvol is verandert zijn eigen baan en stuurt een "slingsatelliet" naar de volgende stukken ruimtepuin.
Op het moment dat de satelliet op de baan is naar het tweede ruimtevoorwerp, wordt het eerste element van ruimteschroot erdoor vrijgegeven tijdens rotatie. Bovendien zal dit onder zo'n hoek gebeuren dat een monster van ruimteschroot gegarandeerd in de atmosfeer van onze planeet zal crashen en erin zal branden. Na het tweede object van ruimtepuin te hebben bereikt, herhaalt deze satelliet de uitgevoerde operatie en zal dit elke keer doen, terwijl hij een extra lading kinetische energie ontvangt van ruimtepuin en deze tegelijkertijd terugstuurt naar de aarde naar de planeet die er naar toe.
Het is vermeldenswaard dat dit concept enigszins doet denken aan de methode van de oude Griekse verspringers, die dit deden met het laten vallen van halters (voor extra versnelling). Toegegeven, in dit specifieke geval zullen ruimteschrootobjecten moeten worden gevangen en tijdens de vlucht worden gegooid, of TAMU Space Sweeper dit aankan, is een open vraag.
TAMU Ruimteveger
De uitgevoerde computersimulatie laat zien dat het voorgestelde schema een hoog theoretisch brandstofrendement heeft. En dit is begrijpelijk: in het geval van een "slingsatelliet" wordt verondersteld dat de energie wordt gehaald uit stukjes satellieten en raketten die al zijn versneld tot de 1e kosmische snelheid, en niet uit de brandstof die bij ons afval zou moeten worden afgeleverd verzamelaar van de aarde.
Natuurlijk kent het door Missel gepresenteerde concept enkele knelpunten. Het is vermeldenswaard dat geen van de stukken ruimteschroot natuurlijk geschikt is voor een manipulatorval en, belangrijker nog, voor hoge versnellingen tijdens intense rotatie. In het geval dat het stuk te groot en te zwaar is, kan zijn energie tijdens het draaien voldoende zijn om zichzelf en de manipulator te vernietigen. Tegelijkertijd is het onwaarschijnlijk dat het creëren van een groot aantal andere in plaats van één object van ruimteschroot zal leiden tot een verbetering van de situatie in de ruimte in lage banen om de aarde. Tegelijkertijd wordt het idee natuurlijk als interessant gezien, en bij een adequate technische uitvoering - effectief.
