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 аппаратам заключалась только в наличии длинной каптоновой ленты на одном из них: она играла роль аэродинамического тормоза.
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.
Кубсаты Dragracer — Augury (слева) и Alchemy (справа), 3D-модель
Источник изображения: Millennium Space Systems
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 (400 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 200 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.
Установка кубсатов Dragracer в диспенсер
Источник изображения: Millennium Space Systems
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.
