Daugelį metų erdvė buvo apibūdinama kaip didžiulė, beveik tuščia aplinka.
Tačiau iš tikrųjų Žemės orbita pasakoja visai kitokią istoriją.
>Ji tampa vis labiau perpildyta,{0}}sparčiai judanti ir nenuspėjama.
NASA duomenimis, šiuo metu aplink Žemę skrieja daugiau nei 500 000 kosminių šiukšlių. Tai apima nebeveikiančius palydovus, susidūrimų fragmentus ir likusius paleidimo komponentus.
Visi jie skrieja iki 28 000 km/h greičiu, pakankamai greitai, kad padarytų didelę žalą veikiančiam erdvėlaiviui.
Ir rūpestis jau nebe teorinis.
Kodėl kosminės šiukšlės tapo svarbiu inžinerijos iššūkiu
Erdvė nebėra „tuščia“.
Palydovų operatoriams ir kosmoso inžinieriams tai tapo didelės{0}}rizikos veiklos aplinka.
Net maži fragmentai gali:
- sugadinti palydovines plokštes
- pradurto erdvėlaivio ekranavimas
- kelia grėsmę Tarptautinei kosminei stočiai
- priverstinis avarinis orbitos reguliavimas
NASA pabrėžė, kad didžiausią pavojų kelia nesekamos šiukšlės, kurių negalima nuolat stebėti, tačiau jos vis tiek neša naikinančią energiją.
Kitaip tariant:
>Didžiausia rizika yra tai, ko negalime pamatyti laiku.
Esami metodai: sekimas ir vengimas
Šiuo metu kosmoso agentūros remiasi dviem pagrindinėmis strategijomis.
1. Orbitos sekimo sistemos
NASA ir JAV gynybos departamentas turi labai išsamius žinomų orbitinių objektų katalogus.
Tai leidžia inžinieriams numatyti galimą susidūrimo riziką.
2. Susidūrimo išvengimo manevrai
Palydovai ir erdvėlaiviai aprūpinti integruotomis{0}}sistemomis, kurios gali koreguoti orbitos kelius, kai aptinkama susidūrimo rizika.
Tačiau abu metodai turi apribojimų:
>Jie vengia šiukšlių,{0}}bet jų nepašalina.
Japonijos novatoriškas požiūris: erdvės „žvejybos tinklo“ koncepcija
Japonijos aviacijos ir kosmoso agentūra JAXA ieško kitokio sprendimo.
Užuot tik sekę šiukšles, siekiama jas aktyviai pašalinti.
Kurdama šią koncepciją, JAXA bendradarbiavo su netikėtu pramonės ekspertu:
>Japonijos žvejybos tinklų gamintojas, turintis daugiau nei 100 metų patirtį tinklų inžinerijoje.
Bendradarbiaujant buvo sukurta elektrodinaminė pririšimo sistema.
Įdomu tai, kad pramoninių medžiagų tiekimo grandinėje, esančioje už tokių didelio -našumo aviacijos ir kosmoso komponentų, įmonės, pvz., Jiangsu Cunrui Metal Products Co., Ltd., taip pat remia susijusias inžinerines pramonės šakas, tiekdamos pažangias lydinių medžiagas, tokias kaip Inconel, nerūdijantį plieną ir didelio -stiprumo nikelio{4}}lydinius, naudojamus kosminėje erdvėje ir aukštoje temperatūroje. aplinkos.
Elektrodinaminė diržo sistema
JAXA sukurta struktūra primena ilgą, ploną tinklelį, besitęsiantį už erdvėlaivio.
Nors tai nėra tradicinė tinklelio forma, ji turi bendrą koncepciją:
>Lanksti,{0}}stiprus tinklelio struktūra, sukurta sąveikauti su išoriniais objektais orbitoje.
JAXA vietoj vieno kabelio pasirinko tinklinį dizainą dėl vienos svarbios priežasties:
didesnis atsparumas lūžimui
geresnis patvarumas smūgio sąlygomis
pagerintas patikimumas kosminėje aplinkoje
Čia tapo vertinga žvejybinių tinklų gamintojos Nitto Seimo patirtis.
Kaip veikia sistema
Sistema „nepagauna“ šiukšlių fiziškai tradicine prasme.
Vietoj to, jis naudoja Žemės elektromagnetinę aplinką.
1 veiksmas: diegimas
Erdvėlaivis už savęs paleidžia ilgą diržą, iš pradžių maždaug 700 metrų ilgio.
2 veiksmas: elektronų emisija
Borto elektronų emiteris išleidžia įkrautas daleles į erdvę.
3 veiksmas: elektros sąveika
Ryšys surenka šiuos elektronus ir tampa elektriškai įkrautas.
4 veiksmas: elektromagnetinis tempimas
Įkrautas diržas sąveikauja su Žemės magnetiniu lauku, sukurdamas stabdymo jėgą.
5 veiksmas: orbitos skilimas
Kosminės šiukšlės palaipsniui lėtėja ir juda į žemesnę orbitą.
6 veiksmas: atmosferos{1}}įėjimas
Galiausiai šiukšlės patenka į Žemės atmosferą ir saugiai sudega.
Technologijos mastelio keitimas
Dabartinės eksperimentinės versijos vis dar kuriamos.
Pasak projekte dalyvaujančių inžinierių:
srovės diržo ilgis: ~700 metrų
būsimas reikalavimas: nuo 5 000 iki 10 000 metrų
Ilgesnės juostos žymiai padidintų stabdymo efektyvumą ir šiukšlių pašalinimo galimybes.
JAXA jau atliko keletą bandymų misijų, įskaitant:
2014 m. eksperimentinis diegimas
2016 m. bandymas, integruotas su ISS tiekimo misija
Ilgalaikis-tikslas – visapusiškai veikianti šiukšlių šalinimo sistema.
Inžinerijos perspektyva: kodėl tai svarbu
Kosmoso infrastruktūra vis labiau priklauso nuo:
- ryšio palydovai
- navigacinės sistemos
- Žemės stebėjimo platformos
- erdviniais{0}}pagrįstais tinklais
Didėjant orbitos spūstims, didėja grandinės susidūrimų rizika.
Tai sukuria ilgalaikį{0}}inžinerinį iššūkį:
>Kaip mes aktyviai palaikome saugią orbitos aplinką?
Jei pasisektų, elektrodinaminės pririšimo sistemos galėtų tapti pasaulinės orbitos priežiūros infrastruktūros dalimi.
Medžiagų inžinerija už kosmoso sistemų
Nors orbitinių šiukšlių šalinimo sistemos daugiausia dėmesio skiria aviacijos ir kosmoso inžinerijai, jų veikimas taip pat labai priklauso nuo pažangių medžiagų.
Didelio -stiprumo lydiniai, korozijai-atsparus plienas ir nikelio{2}}pagrindo medžiagos plačiai naudojami:
- erdvėlaivio konstrukcijos komponentai
- palydovines palaikymo sistemas
- aukštos{0}}temperatūrinės erdvėlaivių aplinkos
- su varomąja{0}}sąranka
Pavyzdžiui, Jiangsu Cunrui Metal Products Co., Ltd. tiekia pramoninės-klasės medžiagas, tokias kaip nerūdijantis plienas, dvipusis nerūdijantis plienas, Inconel ir kiti nikelio -pagrindo lydiniai, kurie dažniausiai naudojami sudėtingose inžinerijos srityse, kur tvirtumas, stabilumas ir šiluminė varža yra labai svarbūs.
Paskutinės mintys
Japonijos kosminio tinklo koncepcija reiškia mąstymo pokytį.
Nuo pasyvaus vengimo:
>"Kaip išvengti kosminių šiukšlių?"
Norėdami aktyvios intervencijos:
>"Kaip išvalyti Žemės orbitą?"
Nors vis dar eksperimentinės stadijos, sistema parodo, kaip tarpdisciplininės naujovės,{0}}jungiančios aviacijos ir kosmoso inžineriją, elektromagnetinę teoriją ir net tradicinę žvejybos tinklų gamybą,{1}}gali išspręsti vieną iš svarbiausių kosmoso tyrinėjimo problemų.
Orbitiniam eismui ir toliau augant, tokie sprendimai gali tapti svarbia infrastruktūra, užtikrinančia saugią kosmoso aplinką būsimoms misijoms.
