في عام 1957 ، أطلق الاتحاد السوفيتي أول قمر صناعي أرضي إلى الفضاء ، وبالتالي فتح حقبة جديدة في تاريخ البشرية - عصر استكشاف الفضاء. على مدى السنوات الخمسين الماضية منذ ذلك الحين ، أرسل الإنسان إلى الفضاء مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأقمار الصناعية والصواريخ والمحطات العلمية. كل هذا أدى إلى تلوث منتظم للفضاء الخارجي حول كوكبنا. وفقًا لمعلومات وكالة ناسا ، اعتبارًا من يوليو 2011 ، "تدور" 16094 كائنًا من أصل اصطناعي حول الأرض ، بما في ذلك 3396 سواتل عاملة ومعطلة بالفعل ، بالإضافة إلى 12698 كتلة معززة ، استهلكت مراحل من مركبات الإطلاق وحطامها. تنص الوثيقة المقدمة على أنه من حيث عدد الأجسام ذات المنشأ الاصطناعي في مدار أرضي منخفض ، تحتل روسيا المرتبة الأولى - 6075 جسمًا ، منها 4667 عبارة عن حطام فضائي ، تليها الولايات المتحدة والصين وفرنسا والهند واليابان..
يختلف حجم الحطام الموجود في المدار الأرضي المنخفض بشكل كبير ، من الجسيمات الدقيقة إلى حجم الحافلة المدرسية. يمكن قول الشيء نفسه عن كتلة هذه القمامة. يمكن أن يصل وزن الشظايا الكبيرة إلى 6 أطنان ، بينما تزن الجزيئات الصغيرة بضعة جرامات فقط. كل هذه الأجسام تتحرك في الفضاء في مدارات مختلفة وبسرعات مختلفة: من 10 آلاف كم / ساعة إلى 25 ألف كم / ساعة. علاوة على ذلك ، في حالة اصطدام مثل هذه القطع من الحطام الفضائي مع بعضها البعض أو مع أي قمر صناعي يتحرك في اتجاهين متعاكسين ، يمكن أن تصل سرعتها إلى 50 ألف كم / ساعة.
وفقًا لألكسندر باجروف ، كبير الباحثين في معهد أبحاث الفلك التابع لأكاديمية العلوم الروسية ، فإن وضعًا متناقضًا آخذ في الظهور اليوم. كلما زاد عدد المركبات التي تطلقها البشرية في الفضاء ، أصبحت أقل ملاءمة للاستخدام. تفشل المركبة الفضائية كل عام بانتظام يحسد عليه ، والنتيجة هي أن كمية الحطام في مدار الأرض تزداد بنسبة 4٪ سنويًا. في الوقت الحاضر ، يدور ما يصل إلى 150 ألف جسم مختلف بأحجام تتراوح من 1 إلى 10 سم في مدار الأرض ، في حين أن الجسيمات ، التي يقل قطرها عن 1 سم ، هي ببساطة الملايين. في الوقت نفسه ، إذا كان الحطام الفضائي يتباطأ في المدارات المنخفضة التي تصل إلى 400 كيلومتر بسبب الطبقات العليا من الغلاف الجوي للكوكب وبعد فترة زمنية معينة يسقط على الأرض ، فيمكن أن يكون في مدارات ثابتة بالنسبة للأرض لمدة طويلة بلا حدود. زمن.
تساهم معززات الصواريخ ، التي تُستخدم لإطلاق الأقمار الصناعية في مدار الأرض ، في زيادة الحطام الفضائي. يبقى حوالي 5-10٪ من الوقود في خزاناتهم ، وهي متقلبة للغاية وتتحول بسهولة إلى بخار ، مما يؤدي غالبًا إلى انفجارات قوية جدًا. بعد عدة سنوات في الفضاء ، تنفجر مراحل الصواريخ التي قضت وقتها إلى أجزاء ، وتنتشر حول نفسها نوعًا من "شظايا" من شظايا صغيرة. على مدى السنوات القليلة الماضية ، تم تسجيل حوالي 182 انفجارًا من هذا القبيل في الفضاء القريب من الأرض. لذلك ، تسبب انفجار واحد فقط في مرحلة من مراحل صاروخ هندي في تكوين 300 حطام كبير دفعة واحدة ، بالإضافة إلى أعداد لا حصر لها من الأجسام الفضائية الأصغر ، ولكنها ليست أقل خطورة. اليوم ، أصبح العالم بالفعل أول ضحايا الحطام الفضائي.
لذلك في يوليو 1996 على ارتفاع حوالي 660 كم. اصطدم القمر الصناعي الفرنسي بجزء من المرحلة الثالثة لمركبة الإطلاق الفرنسية Arian ، والتي تم إطلاقها في الفضاء قبل ذلك بكثير.كانت السرعة النسبية في لحظة الاصطدام حوالي 15 كم / ث أو 50 ألف كم / ساعة. وغني عن القول ، أن الخبراء الفرنسيين ، الذين فاتهم اقتراب أجسامهم الكبيرة ، يعضون مرفقيهم لفترة طويلة بعد هذه القصة. لم يتحول هذا الحادث إلى فضيحة دولية كبرى ، لأن كلا الجسمين اللذين يصطدمان في الفضاء كانا من أصل فرنسي.
هذا هو السبب في أن مشكلة الحطام الفضائي اليوم لا تحتاج إلى مزيد من المبالغة. ما عليك سوى أن تضع في اعتبارك حقيقة أنه بالوتيرة الحالية ، في المستقبل القريب ، لن يكون جزء كبير من مدار الأرض هو المكان الأكثر أمانًا للمركبات الفضائية. وإدراكًا لذلك ، يعتقد الباحث جوناثان ميسيل ، الذي يعمل في جامعة تكساس الزراعية ، أن جميع الأساليب الحالية لتنظيف الحطام الفضائي بها مرض واحد على الأقل من مرضين شائعين. إما أنها تنطوي على تنفيذ مهام "قطعة واحدة من الحطام الفضائي - زبال واحد" (وهي مكلفة للغاية) ، أو أنها تنطوي على ابتكار تقنيات ، والتي ستستغرق أكثر من عقد لضبطها. في غضون ذلك ، يتزايد عدد ضحايا الحطام الفضائي فقط.
وإدراكًا لذلك ، يقترح جوناثان ميسيل ترقية مفهوم One Piece of Space Junk - One Scavenger إلى مفهوم قابل لإعادة الاستخدام. تم تجهيز عربة TAMU Space Sweeper المزودة بالقمر الصناعي Sling-Sat ، والتي طورها هو وزملاؤه ، بأذرع خاصة قابلة للتخصيص. مثل هذا القمر الصناعي ، بعد اقترابه من الحطام الفضائي ، يلتقطه بمناور خاص. في الوقت نفسه ، بسبب نواقل الحركة المختلفة ، يبدأ Sling-Sat بالدوران ، ولكن بفضل الميل القابل للتعديل وطول "الذراعين" ، يتم التحكم في هذه المناورة تمامًا ، مما يسمح بالتناوب مثل كرة القدم بشكل هادف تغيير مساره ، وإرسال "قمر صناعي حبال" نحو القطع التالية من الحطام الفضائي.
في اللحظة التي يسير فيها القمر الصناعي في مساره نحو الجسم الفضائي الثاني ، يتم إطلاق العنصر الأول من الحطام الفضائي بواسطته أثناء الدوران. علاوة على ذلك ، سيحدث هذا بزاوية تضمن تحطم عينة من الحطام الفضائي في الغلاف الجوي لكوكبنا ، وتحترق فيه. بعد الوصول إلى الجسم الثاني من الحطام الفضائي ، سيكرر هذا القمر الصناعي العملية التي تم إجراؤها وسيقوم بذلك في كل مرة ، بينما يتلقى شحنة إضافية من الطاقة الحركية من الحطام الفضائي وفي نفس الوقت ، يرسلها مرة أخرى إلى الأرض إلى الكوكب الذي أعطى يرتفع إليها.
تجدر الإشارة إلى أن هذا المفهوم يذكرنا إلى حد ما بطريقة الوثب الطويل اليوناني القديم ، الذين فعلوا ذلك بإسقاط الدمبل (لتسريع إضافي). صحيح ، في هذه الحالة بالذات ، سيتعين القبض على أجسام الحطام الفضائي وإلقائها أثناء الطيران ، وما إذا كان TAMU Space Sweeper سيتعامل مع هذا السؤال مفتوحًا.
كاسحة الفضاء TAMU
تظهر المحاكاة الحاسوبية التي تم إجراؤها أن المخطط المقترح له كفاءة نظرية عالية في استهلاك الوقود. وهذا أمر مفهوم: في حالة "قمر صناعي مقلاع" ، من المفترض أن تؤخذ الطاقة من قطع الأقمار الصناعية والصواريخ التي تم تسريعها بالفعل إلى السرعة الكونية الأولى ، وليس من الوقود الذي يجب نقله إلى القمامة لدينا جامع من الأرض.
بطبيعة الحال ، فإن المفهوم الذي قدمته Missel يعاني من بعض الاختناقات. من الجدير بالذكر أن أياً من قطع الحطام الفضائي ، بطبيعة الحال ، لا يصلح لمصيدة المناور ، والأهم من ذلك ، للتسارع العالي أثناء الدوران المكثف. في حالة أن تكون القطعة كبيرة وثقيلة جدًا ، فقد تكون طاقتها أثناء الدوران كافية لتدمير نفسها وكذلك المناور. في الوقت نفسه ، من غير المرجح أن يؤدي تكوين عدد كبير من الأجسام الأخرى بدلاً من جسم واحد من الحطام الفضائي إلى تحسين الوضع في الفضاء في المدارات الأرضية المنخفضة.في الوقت نفسه ، بالطبع ، يُنظر إلى الفكرة على أنها مثيرة للاهتمام ، وفي حالة التنفيذ التقني المناسب - تكون فعالة.
