Millennium Space продемонстрировала действенный и экономичный метод решения проблемы космического мусора. В ходе эксперимента Dragracer два схожих микроспутника, созданных компанией, были помещены на близкие орбиты. Однако, один из них за восемь месяцев сошел с орбиты и вошел в атмосферу, в то время как второй продолжит находиться на орбите еще несколько лет. Единственным отличием между спутниками являлось наличие длинной каптоновой ленты на одном из них, которая выполняла функцию аэродинамического тормоза.
Дочернее предприятие корпорации Boeing — компания Millennium Space — провела демонстрацию технологии, позволяющей оперативно снимать с орбиты спутники, отработавшие свой ресурс. 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).
Спутники имеют абсолютно одинаковые размеры (22,6 x 22,6 x 18,3 сантиметра) и вес (12,5 килограмма). На каждом из них размещены солнечные панели и радиоэлектронное оборудование, необходимое для определения их местоположения на орбите. Для облегчения наблюдения за аппаратами с ночной стороны Земли, на каждую сторону кубсатов установлены высокоинтенсивные светодиоды, активирующиеся в областях затенения. Отличия между спутниками заключались в используемом модуле полезной нагрузки.
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 (эта лента, изготовленная по технологии солнечно-синхронного типа, была выпущена с кубсата. В течение следующих восьми месяцев полотно функционировало как аэродинамический тормоз. Относительная площадь спутника по отношению к его массе значительно возросла, что повлекло за собой более активное взаимодействие с земной атмосферой, которая, несмотря на свою разреженность, сохранялась на этой высоте.
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 предоставляют такую возможность (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
Хотя «синдром Кесслера» часто преувеличенно изображается в средствах массовой информации, космический мусор представляет собой реальную проблему. Планетарных катастроф, которые могли бы закрыть доступ в космос для человека на десятилетия, не предвидится. Однако обилие обломков от аппаратов, отработавших ступеней ракет, разгонных блоков и вышедших из эксплуатации спутников создает значительные трудности для аэрокосмических компаний. Более того, снижение стоимости вывода объектов на орбиту и распространение доступных технологий производства космической техники лишь усугубляют эту ситуацию.
Большинство бюджетных и компактных космических аппаратов функционируют всего несколько недель, а в исключительных случаях – несколько месяцев. После этого они превращаются в космический мусор. Если вывод осуществлялся на круговые орбиты, расположенные выше 400 километров, или на эллиптические орбиты с перигеем выше 300 километров, они могут оставаться на этих позициях на протяжении многих лет. Для освобождения орбит для новых спутников используют различные методы. К примеру, крупные спутниковые платформы по завершении своей миссии активируют двигатели, чтобы либо переместиться на более высокие орбиты ожидания, либо снизиться, что ускоряет их сгорание в атмосфере. Однако, такой способ эффективен только при соблюдении двух условий: космический аппарат должен быть оснащен достаточно мощной двигательной установкой с запасом топлива, необходимым для выполнения маневра, и оставаться под управлением на момент вывода из эксплуатации.
Для нано- и микроспутников подобная стратегия обычно не подходит, поскольку отсутствует пространство и финансирование для двигательных установок, а также нет уверенности в их длительной работоспособности. В связи с этим необходимы альтернативные решения. Одно из них было создано в Millennium Space при участии Tethers Unlimited, которая изготовила ленту Terminator Tape. Общий вес полотна, включая систему его освобождения, не превышает килограмма, и для его функционирования необходимо лишь незначительное количество энергии. Это позволяет установить такой тормоз на большинстве малых спутников.
Технология обладает значительным потенциалом для дальнейшего развития. Благодаря армированию алюминиевыми волокнами каптоновая лента может быть использована в качестве «электродинамической привязи» ( EDT). Работа такого движителя, или генератора электричества, основана на взаимодействии протяженного проводника с магнитным полем Земли. Для этого необходимо создать разность потенциалов между спутником и противоположным концом ленты.
В зависимости от траектории движения аппарата (а также проводящего троса или ленты) и направления тока, система сможет либо генерировать электроэнергию, либо использовать силу Лоренца для создания тяги. Это позволит получить дополнительный источник энергии в процессе основной миссии, а впоследствии – дополнительный импульс для выведения спутника с орбиты. Кроме того, даже в случае отказа электроники сохранится эффект аэродинамического торможения, создаваемый лентой. Таким образом, неисправный аппарат не будет долго находиться в космосе.
Безусловно, ситуация не является исключительно положительной, поскольку технология нуждается в дальнейшей проработке. 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.