Компания Millennium Space на практике доказала эффективность простого и дешевого способа борьбы с космическим мусором. В эксперименте Dragracer два изготовленных ею аналогичных микроспутника выводились на близкие друг к другу орбиты. Но один вошел в атмосферу всего за восемь месяцев, а второй останется там еще на несколько лет. Разница между аппаратами заключалась только в наличии длинной каптоновой ленты на одном из них: она играла роль аэродинамического тормоза.
Эксперимент Dragracer в представлении художника / ©Millennium Space Systems
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.
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.
Комментарии
«400 километров, солнечно-синхронная»
Не встречал столь низких солнечно-синхронных орбит. Минимум 550-580 км. Ниже условия синхронности с Солнцем не выполняются, прецессия неправильная.
Не ошибка 400 км?
По ссылке упоминается солнечно-синхронная но все же чаще в т. ч. на сайте самого агентства говорится про низкую околоземную. На портале для отслеживания спутников максимальная высота около 500 км.https://www.dragracersat.com/
Не представляю солнечно-синхронной орбиты с высотой 400 км. Может там хитрость какая-то, но в моем понимании это слишком низко для обеспечения солнечно-синхронной прецессии - орбитальная плоскость из-за столь низкой высоты будет прецессировать сильнее чем нужно, обгоняя в пространстве условия солнечно-синхронности. И большое наклонение к западу тут уже не спасет. Словом, высота 400 для солнечно-синхронности мне видится несуразной, хотя могу и ошибаться.
Там 506 км по последним данным ))
Это уже ближе к реальным условиям солнечно-синхронности. )
ССО -- частный случай низкой околоземной
а замечание Николая верное, я просто данные не проверил
SpaceNews затупили
а я по целестраку не проверил
да, там ССО 500 км (521х493 конкретно сейчас у контрольного кубсата)
поправил
А вообще 500 км круговые околоперпендикулярные экватору сейчас стабильно всеми выводилами частными считаются ССО
Ибо закидывают туда, в основном, кубсаты, а они и так долго не живут. За время эксплуатации уехать далеко не успевают, а прецессия потом труп достаточно далеко и быстро уводит, что позволяет в ту же плоскость пулять новые кубсаты)
Не все "околоперпендикулярные экватору" ( то есть околополярные) являются солнечно-синхронными. Для ССО наклонение должно быть больше 90 градусов, то есть они ретроградные - спутник на них вращается противоположно вращению Земли.
Труп спутника прецессия на ССО особо никуда не уведет, если орбита действительно ССО - на ней (на них, их множество и круговых, и эллиптических) прецессия орбитальной плоскости совпадает с поворотом Земли вокруг Солнца, не более того. Так уж повезло, что Земля сплюснута с полюсов, и только поэтому можно задать такую прецессию плоскости орбиты ССО, чтобы она компенсировала годовое вращение Земли вокруг Солнца.
Авгурии переводить как ауспиции, новшество, которое я пропустил. Авгур он и в Афхрике авгур или нет? Я понимаю, что общемирововой Бабилон у нас вдруг оказался Вавилоном, одно время даже вивлиофики хотели вместо библиотек. Российские традиции, отож... Афины и Фивы, о которых греки и не догадывются, что это Атены и Тебай, и много другой поповщины. Может стоит поступиться традициями и называть истинными именами, теми, что используют аборигены, нет?
"Авгурия" это процесс гадания авгуров. Вообще переводится как предсказание, предзнаменование, примета. Но "птицегадание" звучит прикольнее ))
Вот это да) ауспиции и вправду были, пойду самообразовываться дальше
https://en.wikipedia.org/wiki/Augury
Сложная тема...) ауспиции и авгурии. Учёные ещё не пришли к консенсусу и не придут, из-за неимения фактологических данных. На английском авгурии, наверное следовало их так и перевести, а не как ауспиции. А то инаугурации не получится, аспикеры против
«если выведение происходило на круговые орбиты выше 200 километров, болтаться там они могут долгие годы.»
Василий, чисто баллистически уточнить.) Просто для точности.
Неважно, круговые или некруговые. На высоких эллиптических тоже могут болтаться тысячелетиями - важна высота перигея, ибо она определит торможение. А не эксцентриситет (круговая или насколько нет).
И не просто выше 200, а существенно выше - на 250 месяц-два. На 300 несколько месяцев. Это для круговых. Для вытянутых с перигеем 250 и 300 время удлинится в разы.
Вернее было бы сказать «для орбит с перигеем выше 300-500 км».
логично, поправил