После почти семидесяти лет космического полета космический мусор стал довольно серьезной проблемой. Этот мусор, который плавает на низкой околоземной орбите (LEO), состоит из отработанных первых ступеней ракеты и неработающих спутников и представляет собой серьезную угрозу для долгосрочных миссий, таких как Международная космическая станция и будущие космические запуски. И согласно данным, опубликованным Управлением космического мусора в Европейском центре космических операций (ESOC), проблема только усугубляется.
Кроме того, космические агентства и частные аэрокосмические компании надеются запустить значительно больше на пути к спутникам и космическим средам обитания в ближайшие годы. Таким образом, НАСА начало экспериментировать с новой революционной идеей удаления космического мусора. Он известен как космический корабль RemoveDebris, который недавно был развернут с МКС для проведения серии демонстраций технологии активного удаления мусора (ADR).
Этот спутник был собран Surrey Satellite Technology Ltd. и Surrey Space Center (в Университете Суррея в Великобритании) и содержит эксперименты, проведенные несколькими европейскими аэрокосмическими компаниями. Он измеряет около 1 метра (3 фута) в сторону и весит около 100 кг (220 фунтов), что делает его самым крупным спутником, развернутым на МКС на сегодняшний день.
Цель космического корабля RemoveDebris состоит в том, чтобы продемонстрировать эффективность сетей мусора и гарпунов при захвате и удалении космического мусора с орбиты. Как сэр Мартин Свитинг, исполнительный директор SSTL, сказал в недавнем заявлении:
«Опыт SSTL в проектировании и создании недорогих малых спутниковых миссий имеет основополагающее значение для успеха RemoveDEBRIS, знакового демонстратора технологий для миссий активного удаления мусора, которые начнут новую эру очистки космического мусора на орбите Земли».
Помимо космического центра Surrey и SSTL в консорциум космических кораблей RemoveDebris входят Airbus Defense and Space - вторая по величине космическая компания в мире - Airbus Safran Launchers, Innovative Solutions in Space (ISIS), CSEM, Inria и Университет Стелленбош. Космический корабль, согласно веб-сайту космического центра Суррей, состоит из следующего:
«Миссия будет состоять из основной спутниковой платформы (~ 100 кг), которая после выхода на орбиту развернет два CubeSat в качестве искусственных целей для осколков, чтобы продемонстрировать некоторые из технологий (захват сети, захват гарпуна, навигация на основе видения, де-орбита драгсейла). Проект финансируется совместно Европейской комиссией и партнерами по проекту, и его возглавляет Космический центр Суррея (SSC), Университет Суррея, Великобритания ».
Ради демонстрации «корабль» развернет два куба, которые будут имитировать два куска космического мусора. В первом эксперименте один из CubeSats, обозначенный как DebrisSat 1, надувает свой бортовой воздушный шар, чтобы имитировать большой кусок мусора. Космический корабль RemoveDebris затем развернет свою сеть, чтобы захватить ее, а затем направит ее в атмосферу Земли, где сеть будет выпущена.
Второй CubeSat, названный DebrisSat 2, будет использоваться для тестирования систем отслеживания и определения дальности лазера, его алгоритмов и навигационной технологии, основанной на видении. Третий эксперимент, который проверит способность гарпуна захватывать космический мусор, должен состояться в марте следующего года. По юридическим причинам гарпун не будет испытываться на реальном спутнике, а вместо этого будет состоять из материнского корабля, протягивающего руку с целью на конце.
Гарпун затем будет стрелять на привязи со скоростью 20 метров в секунду (45 миль в час), чтобы проверить его точность. После запуска на станцию 2 апреля спутник был выведен из японского лабораторного модуля Кибо на МКС 20 июня канадским манипулятором станции. Как объяснил Гильермо Аглиетти, директор космического центра в Суррее, в интервью SpaceFlight Now до запуска космического корабля на МКС:
«Сеть, как способ захвата мусора, является очень гибким вариантом, потому что даже если мусор вращается или имеет неправильную форму, захватывать его сеткой относительно низко риск по сравнению с… движением с роботизированной рукой Потому что, если мусор вращается очень быстро, и вы пытаетесь захватить его с помощью роботизированной руки, то, очевидно, есть проблема. Кроме того, если вы хотите захватывать обломки с помощью роботизированной руки или захвата, вам нужно где-то, где вы можете взять свой обломок, не отрывая его от куска ».
Сетевой эксперимент в настоящее время запланирован на сентябрь 2018 года, а второй эксперимент запланирован на октябрь. Когда эти эксперименты будут завершены, материнский корабль развернет свой драгсейл, чтобы действовать в качестве тормозного механизма. Этот расширяющийся парус будет сталкиваться с молекулами воздуха во внешней атмосфере Земли, постепенно уменьшая его орбиту, пока он не войдет в более плотные слои атмосферы Земли и не сгорит.
Этот парус будет гарантировать, что космический корабль будет выведен из орбиты в течение восьми недель после его развертывания, а не в течение примерно двух с половиной лет, которые потребовались бы для естественного развития. В этом отношении космический корабль RemoveDebris продемонстрирует, что он способен решать проблему космического мусора, не добавляя к нему.
В конце концов, космический корабль RemoveDebris протестирует ряд ключевых технологий, призванных сделать удаление орбитального мусора максимально простым и экономически эффективным. Если это окажется эффективным, МКС может принимать несколько космических аппаратов RemoveDebris в будущем, которые затем можно будет постепенно развертывать для удаления более крупных фрагментов космического мусора, которые угрожают станции и эксплуатационным спутникам.
Конор Браун (Conor Brown) является менеджером внешних полезных нагрузок компании Nanoracks LLC, компании, которая разработала систему Kaber на борту лабораторного модуля Kibo для размещения растущего числа MicroSats, развертываемых с МКС. Как он выразил в недавнем заявлении:
«Прекрасно, что мы помогли выполнить эту революционную миссию. RemoveDebris демонстрирует некоторые чрезвычайно интересные технологии активного удаления мусора, которые могут оказать существенное влияние на то, как мы управляем космическим мусором, двигаясь вперед. Эта программа является отличным примером того, как расширились возможности малых спутников и как космическая станция может служить платформой для миссий такого масштаба. Мы все рады видеть результаты экспериментов и влияние, которое этот проект может оказать в ближайшие годы ».
В дополнение к космическому кораблю RemoveDebris, МКС недавно получила новый инструмент для обнаружения космического мусора. Это известно как датчик космического мусора (SDS), откалиброванный датчик удара, установленный на внешней стороне станции для мониторинга воздействий, вызванных мелким космическим мусором. В сочетании с технологиями, предназначенными для очистки космического мусора, улучшенный мониторинг обеспечит начало коммерциализации (и, возможно, даже колонизации) LEO.
