«Дочка» Boeing продемонстрировала сведение спутника с орбиты каптоновой лентой

Дочернее предприятие корпорации Boeing — компания Millennium Space — провела наглядный эксперимент, демонстрирующий технологию, которая позволит быстро сводить с орбиты завершившие свою миссию спутники. В прошлом ноябре на ракете Electron среди прочих аппаратов запустили два идентичных кубсата форм-фактора 6U: Alchemy («Алхимия», Dragracer A, идентификатор COSPAR 2020-085AB) и Augury («Ауспиции» или «Птицегадание», Dragracer B, 2020-085AC).

Оба спутника полностью идентичны по габаритам (22,6 на 22,6 на 18,3 сантиметра) и массе (12,5 килограмма). Их оснастили солнечными панелями и радиоэлектронным оборудованием для отслеживания положения на орбите. Чтобы аппараты можно было проще наблюдать с ночной стороны Земли, на каждую грань кубсатов установили сверхъяркие светодиоды, которые загорались на затененных участках орбиты. Различия между спутниками заключались в модуле полезной нагрузки.

Игравший роль контрольного подопытного Augury нес на борту балласт. А вот у Alchemy в арсенале было 70 метров армированной алюминиевыми волокнами каптоновой ленты. После подтверждения параметров орбиты, куда выводился эксперимент Dragracer (500 километров, солнечно-синхронная), эту ленту выпустили из кубсата. На протяжении последующих восьми месяцев полотно работало в качестве аэродинамического тормоза. Площадь спутника относительно его массы резко увеличилась, что привело к более интенсивному взаимодействию с крайне разреженной, но все еще сохраняющейся на такой высоте земной атмосферой.

Как пишет интернет-издание SpaceNews, компания Millennium Space признала эксперимент полностью успешным. Контрольный аппарат остался на орбите, а вот Alchemy вошел в плотные слои атмосферы около месяца назад. Точную дату не уточняют, и на официальном сайте эксперимента спутник почему-то до сих пор «отслеживается». Тем не менее открытые каталоги оценивают (например, раз и два) дату схода COSPAR 2020-085AB с орбиты в 19-е или 20 июля. Данные с этого аппарата либо отчеты о его визуальных наблюдениях с тех пор перестали поступать. Расчетный регион входа в плотные слои атмосферы — над самым севером Якутии.

Спасение от замусоривания околоземного пространства

Несмотря на явно гипертрофированное представление «синдрома Кесслера» в популярной культуре, космический мусор — действительно серьезная проблема. Нет, каких-то катастроф планетарного масштаба, закрывающих космос для человечества на долгие столетия, ждать не стоит. Но головной боли аэрокосмическим компаниям обилие всяких фрагментов аппаратов, отработавших ступеней, разгонных блоков и выведенных из эксплуатации спутников прибавляет. И удешевление доступа на орбиту вкупе с распространением все более недорогих технологий производства космической техники ситуацию только усугубляет.

Многие недорогие и небольшие космические аппараты работают считаные недели, максимум — месяцы. После этого они становятся мусором, и, если выведение происходило на круговые орбиты выше 400 километров или эллиптические с перигеем выше 300 километров, болтаться там они могут долгие годы. Чтобы «расчистить дорогу» для новых спутников, применяют разные ухищрения. Например, крупные спутниковые платформы после окончания срока миссии включают двигатели и либо уходят на более высокие парковочные орбиты, либо, наоборот, снижаются, чтобы быстрее сгореть. Очевидно, такой метод работает только при выполнении двух условий: у аппарата есть достаточно производительная двигательная установка (с необходимым на маневр запасом топлива), и он управляем на момент вывода из эксплуатации.

Для нано- и микроспутников такой подход в большинстве случаев неприменим — и на двигатели места или бюджета массы нет, а гарантий достаточно продолжительного функционирования никто не даст. Поэтому нужны другие подходы. Один из них и разработали в Millennium Space при участии Tethers Unlimited, которая изготовила ленту Terminator Tape. Вес полотна вместе с механизмом его высвобождения составляет менее килограмма, а на его работу требуется совсем немного энергии. Так что установка такого тормоза возможна на практически любой малый спутник.

Причем у технологии есть большой запас по модернизации. Поскольку каптоновая лента армирована алюминиевыми волокнами, ее можно превратить в «электродинамическую привязь» (EDT). Принцип действия такого движителя, или генератора электричества, строится на взаимодействии длинного проводника с магнитным полем Земли. Нужно только создать разность потенциалов между спутником и противоположным концом ленты.

В зависимости от траектории аппарата (и проводящего троса или ленты) и направления движения тока вся система будет либо вырабатывать электричество, либо за счет силы Лоренца создавать тягу. Результатом станет еще один источник энергии во время основной миссии, а затем и дополнительный импульс для сведения спутника с орбиты. Причем, если на нем откажет электроника, все равно останется эффект аэродинамического торможения лентой. Так что даже неисправный аппарат надолго в космосе не задержится.

Но не все так радужно, конечно: технология еще требует доработки. Tethers Unlimited испытывают свои ленты далеко не в первый раз, и предыдущие эксперименты прошли не слишком успешно. Как правило, скорость снижения демонстраторов не шла ни в какое сравнение с той, что была достигнута во время Dragracer.