Вчені придумали, як прибрати космічне сміття на орбіті Землі

Японські і австралійські вчені показали, що плазмовий ракетний двигун з двома протилежно спрямованими соплами можна використовувати для зниження швидкості космічного сміття. Один зі створюваних двигуном потоків плазми буде гальмувати космічне сміття, а другий дозволить запобігти зміні швидкості самого супутника, розповідають автори статті в Scientific Reports.

Космічне сміття на навколоземних орбітах являє собою велику проблему вже зараз, наприклад, в 2016 році на одному з ілюмінаторів МКС виявили скол діаметром сім міліметрів. А в майбутньому збільшення кількості об'єктів на орбіті може привести до синдрому Кесслера - швидкому лавиноподібному зростанню кількості частинок сміття, яке завадить виведенню нових апаратів у космос.

Для запобігання такого сценарію інженери з багатьох країн розробляють різні методи прибирання космічного сміття з орбіти. Крім контактних методів, таких як захоплення сміття сіткою, який недавно був протестований британськими інженерами за допомогою експериментального супутника, існують і безконтактні методи. Наприклад, кількома дослідницькими групами була розроблена концепція «іонно-променевого пастуха» - апарату, який може впливати на об'єкт на орбіті за допомогою направленого потоку іонів або плазми. Технологічна складність реалізації такої концепції полягає в тому, що створюваний двигуном потік частинок буде не тільки впливати на космічне сміття, але і штовхати супутник в зворотньому від нього напрямку, через що цю силу необхідно компенсувати додатковим двигуном.

Група вчених під керівництвом Акіри Андо з Університету Тохоку показала, що для реалізації цієї концепції можна використовувати один двигун, який буде одночасно впливати на об'єкт космічного сміття і стабілізувати становище супутника. Вони створили прототип двонаправленого плазмового двигуна, який має камеру з двома відкритими виходами. Усередині камери розташовано дві трубки для подачі аргону і дві антени для його іонізації, а зовні - два соленоїда. Управляти тягою в обох напрямках можна за допомогою зміни конфігурації магнітного поля або рівня подачі газу в кожної з трубок.

Для перевірки концепції дослідники зібрали установку, розташовану у вакуумній камері, в якій двигун і імітоване космічне сміття підвішені і розташовані біля приладів для вимірювання відхилення. Експерименти показали, що управління параметрами роботи двигуна дозволяє впливати з його допомогою на зовнішній об'єкт, зберігаючи результуючу силу, що впливає на двигун, що дорівнює нулю.

Завдяки можливості змінювати співвідношення між потоками плазми, що виходять з різних сторін двигуна, його можна використовувати в трьох режимах: прискорення і гальмування супутника, а також виведення космічного сміття з орбіти.