Профессор РУДН предложил способы эффективной «уборки» космического мусора

Профессор РУДН предложил способы эффективной «уборки» космического мусора

Профессор РУДН, специалист в области управления движением космических аппаратов, проанализировал, как уводят на «орбиту захоронения» ступени ракет-носителей, разгонные блоки космических аппаратов и другой крупный космический мусор. Оказалось, что низкие орбиты выгоднее очищать с помощью космического аппарата, который несет на борту отделяемые модули с двигателями. Эти модули крепятся на уводимых объектах космического мусора. Геостационарную орбиту предпочтительнее очищать с помощью аппарата-буксира, который сам доставляет объекты на орбиту захоронения. Исследование проведено вместе с группой сотрудников МГТУ им. Н. Э. Баумана.

Кроме спутников и МКС на различных орбитах вокруг Земли движутся тысячи вышедших из строя аппаратов, разгонных блоков ракет и другой космический мусор. Когда они сталкиваются между собой, получаются обломки — например, в 2018 году из-за восьми разрушений в околоземном пространстве появилось более 1000 новых наблюдаемых фрагментов. Чем больше мусора в космосе, тем выше риск, что он выведет из строя действующие спутники и оставит людей без спутниковых систем связи и наблюдения. Профессор РУДН Андрей Баранов и его коллеги из МГТУ им. Н.Э. Баумана Дмитрий Гришко и Георгий Щеглов изучили параметры космического мусора на разных орбитах и рассчитали наиболее экономичные схемы облета этих объектов.

На низких околоземных орбитах высотой от 600 км до 2000 км расположены 160 ступеней ракет-носителей, каждая имеет массу от 1,1 до 9 тонн. В окрестностях геостационарной орбиты высотой 35 786 км самые заметные и потенциально опасные объекты — 87 разгонных блоков массой 3,2–3,4 тонны каждый. Размеры, масса и параметры этих объектов заметно разнятся между собой, поэтому сложно разработать единый тип сборщика для их «уборки» — увода на орбиты захоронения, где «мусор» не будет представлять опасность для действующих спутников.

Для околоземных орбит было предложено использовать аппарат-сборщик мусора длиной 11,5 м, диаметром 3 м и массой чуть более 4 тонн. Такой сборщик может нести на борту 8–12 модулей с двигательными установками. Для перемещения более легких ступеней ракет-носителей будет достаточно 50–70 кг топлива внутри модуля, а для увода на орбиту захоронения девятитонной ступени «Зенита-2» понадобится около 350 кг топлива. Общая масса аппарата-сборщика при запуске — 8-12 тонн. Современные ракеты-носители могут без проблем вывести такой груз на орбиты высотой до 1000 км. После того, как сборщик израсходует все свои отделяемые модули, он состыкуется с еще одной, последней, ступенью ракеты-носителя и вместе с ней направляется в верхние слои атмосферы, где они и сгорят.

Для «уборки» на геостационарной орбите коллектив исследователей предложил использовать аппарат массой около двух тонн, высотой в 3,4 м, длиной и шириной по 2,1 м. Расчеты показали: если нагрузить его отделяемыми модулями, как в варианте для низких орбит, для увода всего мусора с геостационарной орбиты потребуется в 3–4 раза больше аппаратов. Поэтому предпочтительнее использовать аппарат-сборщик для геостационарной орбиты как буксир. По предварительным оценкам, он сможет функционировать до за 15 лет и увести за это время на орбиту захоронения 40–45 объектов.

«Спроектировать аппарат-сборщик космического мусора для низких орбит сложнее, чем аналогичный для геостационарной орбиты. К тому же в лучшем случае один аппарат может увести с низких орбит всего 8–12 объектов, в то время как из окрестностей геостационарной орбиты — 40–45. Таким образом, очищать низкие орбиты значительно труднее, чем геостационарную. Этот важный вывод надо учесть тем коммерческим компаниям и космическим агентствам, которые имеют планы развертывания группировок из сотен и тысяч спутников именно в этой области околоземного пространства», — доктор физико-математических наук Андрей Баранов, профессор департамента механики и мехатроники РУДН.

Результаты работы опубликованы в Advances in Space Research.

Новости
Все новости
Наука
30 июля
Химик РУДН нашел способ сделать производство биотполива в 4-10 раз эффективнее с помощью кремниевой матрицы и гетерополикислот

Химик РУДН создал кремниевый молекулярный каркас для получения эфиров из отходов сельского хозяйства, древесной и бумажной промышленности. Он в 4-10 раз повышает эффективность получения эфиров, которые можно использовать как биотопливо. Это позволит снизить энергозатраты и сделает производство биотоплива дешевле. 

Наука
28 июля
Химики РУДН разработали новый путь синтеза веществ для фармацевтики

Химики РУДН предложили универсальный способ синтеза производных тиеноиндолизинов. Свойства этих веществ позволяют использовать их для создания антибактериальных и противораковых препаратов, а также в производстве новых материалов для оптоэлектроники.

Наука
26 июля
Химики РУДН разработали домино-реакцию для получения противоопухолевых препаратов

Химики РУДН предложили новую реакцию для получения сложных органических веществ в одном сосуде. Продукты синтеза оказались эффективными против клеток раковых опухолей, в том числе — устойчивых к известным препаратам.