Ученые разработают надувную тормозную оболочку для наноспутников: решение поможет очистить орбиту от мусора
Речь про надувную тормозную оболочку сферической формы из тонкой металлизированной полимерной пленки. Основное назначение – спуск отработавших свой срок наноспутников Cubesat в атмосферу, где те будут сгорать.
Однако разработка учёных способна «приземлять» и более масштабные конструкции, вплоть до космических станций, у которых температура сгорания некоторых деталей выше атмосферной. В связи с этим перед разработчиками встал ещё один вопрос: как совершить приземление в максимально приближенную к заданным параметрам точку.
«Чем ниже орбита, тем плотнее атмосфера и тем больше на космический аппарат влияет закон всемирного тяготения. Это давно известный, ещё до космических полётов, факт. Однако, если аппарат падает естественным путём, то угол входа очень маленький, и диапазон места падения определить крайне трудно, – рассказал участник проекта, начальник студенческого космического конструкторского бюро "Искра" МАИ Сергей Фирсюк. – Сочетание надувных конструкций из тонких плёнок и навигации даёт возможность не только тормозить аппарат с целью увода его с орбиты, но и выбирать район падения».
Изготавливают надувную тормозную оболочку специалисты сами. Для этого используют плёнку 5-12 микрон толщиной, которую склеивают по заранее заготовленной выкройке.
Способ увода спутника с орбиты относится к пассивным методам борьбы с образованием космического мусора: спуск аппарата происходит за счёт сил аэродинамического торможения. Надувной модуль в форме шара складывается и размещается внутри космического аппарата. В сложенном виде – это маленький шарик диаметром не более 10 см. При раскрытии его диаметр становится равен 2 метрам. Посредством неоднократного надувания и сдувания устройства космический аппарат сбрасывает скорость и снижает высоту. Управляя этим процессом, можно приземлить аппарат точно в цель.
«Допустим, вы решили спустить МКС, которая находится на высоте около 420 км от Земли. В свободном полёте она в течение 1-1,5 лет будет постепенно проседать, а в затем спускаться по непредсказуемой траектории. Наличие таких устройств, как наше, позволило бы по технологии "надули-сбросили, надули-сбросили" сильно сузить район случайного падения. Это достигается за счёт того, что надувная конструкция увеличивает площадь объекта и, соответственно, силу его сопротивления», – отмечает учёный МАИ.
Однако вопрос масштабной коммерциализации проекта лежит в будущем. Сейчас многие говорят о необходимости очистки орбиты от космического мусора, но мало кто это делает. По мнению учёных, скоро наступит момент, когда каждый разработчик космического аппарата должен будет думать о том, как обеспечить «утилизацию» своего изделия.
Ученые уверены: их разработка будет более востребована для увода с орбиты кубсатов, чем активные методы борьбы с образованием космического мусора, такие как двигатель, лазер или плазменный пучок. Во-первых, это намного дешевле и не требует сложной системы управления. Таким способом можно было бы сводить с орбиты, не тратя топливо, любой объект. Во-вторых, импульс двигателем при скорости 150 м/сек даёт угол входа в атмосферу 1,5 градуса, и точность района, куда упадёт аппарат, намного шире, чем при использовании надувной тормозной оболочки. Наконец, разработка учёных позволит эксплуатировать космические аппараты до полного отказа.
Впереди у разработчиков вакуумные испытания и проведение реального эксперимента – запуск кубсата с раскрытием на высоту 400-200 км.