Окумуштуулар космостук таштандылардын өсүп жаткан көйгөйүн чечүүнүн жаңы ыкмаларын изилдеп жатышат.
Алар эски спутниктерди космосто кайра иштетүүдөн тартып, ракетанын бөлүктөрүн отунга айландырууга же таштандыларды кайра Жерге “нур аркылуу” жөнөтүүгө чейинки мүмкүнчүлүктөрдү карашууда.
Бул макала алгач Европа Биримдигинин изилдөө жана инновация журналы – Horizon тарабынан жарыяланган.
Автору Джонатан О’Каллаган (Jonathan O’Callaghan).
Биз ондогон жылдар боюу пайдалануу мөөнөтү бүткөн спутниктердин жана ракеталардын бөлүктөрүн планетабыздын айланасында калтырып, космосту таштандыга толтуруп келдик.
Азыр бул космостук таштандылар биз таянган спутниктерге жана космостук аппараттарга кайра коркунуч жаратууда. Ал коркунучтардын деңгээли барган сайын өсүп жатат. Бирок, илимпоздордун ишениминде, космостогу таштандылардын айрымдарын баалуу ресурс катары колдонууга болот.
Европанын Космос агенттигинин (ESA) эсебине караганда, учурда Жер шарын 2700дөн ашуун иштебей калган спутник айланып жүрөт. Мындан тышкары космосто болжол менен көлөмү гольф тобунан чоңураак 54 000 объект жана боёктун майда такчасынан чоңураак деп эсептелген 140 миллионго жакын бөлүк бар.
Космосту таштандылардан арылтуу үчүн аларды чектей турган жаңы эрежелерди киргизүүдөн тартып, таштандыларды алып түшүүго багытталган технологияларга чейинки көптөгөн чечимдер буга чейин сунушталып келген.
Бирок, Евробиримдик каржылаган эки изилдөө демилгеси Европанын инновациялар кеңешинин (EIC) космостук таштандыларды жоюу аракетинин алкагында таптакыр башкача ыкманы тандап жатат.
EIC жогорку тобокелдиктеги изилдөөлөрдү колдоо аркылуу окумуштууларга космостук таштандылар менен күрөшүүнүн түп-тамырынан бери жаңы ыкмаларын сыноого жардам берүүдө.
Алардын ичинде эски спутниктерди космостун өзүндө бөлүктөргө ажыратып, кайра иштетүү жана майда сыныктарды Жердин атмосферасына “нур аркылуу багыттап”, сыныктар атмосферада күйүп жок болуп кетишин камсыз кылуу да бар.
Калдыктарды кайра пайдалануу
Улуу Британия, Испания, Эстония жана Швециянын компаниялары менен университеттеринин тобу эски спутниктерди бөлүктөргө ажыратып, аларды түздөн-түз космостун өзүндө кайра колдонууга болобу деген мүмкүнчүлүктү изилдеп жатышат.
DEXTER деп аталган бул долбоор 2025-жылы ишке киргизилип, аны Улуу Британиядагы Крэнфилд университетинин (Cranfield University) космостук инженерия боюнча доценти Леонард Феличетти (Leonard Felicetti) жетектейт.
“Биз космосту улам жаңы объекттер менен толтуруп жатабыз. Биздин максат- ал жакта буга чейин эле бар болгон материалдарды кайра пайдаланууга аракет кылуу”, – дейт илимпоз.
Спутниктер алюминий сыяктуу баалуу материалдардан жасалат. Айрымдары убакыттын өтүшү менен Жерге кайра түшүп, атмосферада күйүп жок болот, бирок башкалары ондогон, атүгүл жүздөгөн жылдар бою орбитада кала берет. Идея – бул материалдарды узак мөөнөттүү коркунучка айлана электе кайра алып түшүү.
DEXTER долбоорунун тобу эки негизги көйгөйдү чечүүгө аракет кылып жатат: спутниктерди орбитада коопсуз түрдө кантип бөлүктөргө ажыратуу жана алардын материалдарын кандайча пайдалуу жол менен кайра колдонуу.
Мүмкүн болгон варианттардын бири – металлды космосто жаңы түзүлүштөрдү куруу үчүн кайра пайдалануу. Мисалы, спутниктерди кармап туруучу же алардын мүмкүнчүлүктөрүн кеңейте ала турган катуу каркастарды жасоо. Дагы бир, андан да амбициялуу идея – ошол материалдарды отунга айлантуу.
Буга жетишүү үчүн алгач эски спутниктерди кармап, бөлүп-жаруу керек болот. Изилдөөчүлөр муну мүмкүн кылуучу шаймандарды иштеп чыгышууда. Алардын арасында таштандыларды кармап ала турган роботтук колдор жана космоско окшош шарттарда металлды кесип өтө ала турган лазерлер бар. Алгачкы сыноолор лабораторияларда буга чейин эле башталган.
Металл сыныктарын отунга айлантуу кыйла татаал маселе. Улуу Британиядагы долбоордун өнөктөшү – Magdrive компаниясы (Улуу Британиядагы космостук технология компаниясы) изилдеп жаткан идеялардын бири – алюминийди плазмага айландырып, аны иондук кыймылдаткычта колдонсо болобу деген суроо.
Иондук кыймылдаткыч – космостук аппаратты заряддалган бөлүкчөлөрдүн жардамы менен жылдырган кыймылдаткычтын бир түрү.
“Бул салттуу химиялык отун эмес. Бирок ал орбитада буга чейин эле бар болгон материалдарды колдонуп, спутниктерди энергия менен камсыздоонун жаңы жолун сунушташы мүмкүн”, – дейт илимпоз Феличетти.
Мындай отунду кантип сактоо же башка аппараттар менен кантип бөлүшүү керектиги азырынча ачык суроо бойдон калууда. Мүмкүн болгон варианттардын бири – космосто май куюу станцияларын түзүү. Ал жерде космостук аппараттар токтоп, кайра иштетилген таштандылардан өндүрүлгөн отунду ала алышмак.
Азырынча негизги көңүл бул идеянын ишке жарамдуулугун далилдөөгө бурулууда. Изилдөө тобу жакынкы бир нече жылдын ичинде орбитада негизги технологияларды көрсөтүп калууга үмүттөнүп турат.
Таштандыларды кайра Жерге багыттоо
Изилдөөчүлөрдүн бир тобу космостук таштандыларды кайра колдонууга умтулуп жатышса, башкалары аларды толугу менен жок кылууга, айрыкча көзөмөлдөө эң кыйын жана эң кооптуу болгон майда сыныктарды тазалоого көңүл бурушууда.
Кээ бир компаниялар ири таштанды бөлүктөрүнө жабышып, аларды кайра атмосферага тартып түшүрө ала турган космостук аппараттарды сыноодон өткөрүштү. Бирок, бул ыкма өтө майда сыныктар үчүн натыйжалуу эмес, анткени алар саны жагынан абдан көп.
Франция, Германия, Люксембург жана Испаниянын изилдөөчүлөрү франциялык OSMOS X стартап компаниясынын жетектөөсү менен ALBATOR деп аталган, Евробиримдик каржылаган демилгенин алкагында биргелешип иштеп жатышат.
Аталган изилдөө тобу заряддалган бөлүкчөлөрдүн агымын колдонуп, космостук таштандылардын майда сыныктарын орбитадан “нур аркылуу” чыгарып жиберүүгө болобу же жокпу деген суроону кароодо.
OSMOS X компаниясынын башкы директору Матье Кавелье (Matthieu Cavellier) каралып жаткан бир ыкманы “иондук үйлөгүч” деп атады.
Бул ыкма боюнча космостук аппаратка орнотулган түзмөк таштандыны Жердин атмосферасына карай акырын түртөт жана таштандылар атмосферада күйүп жок болушу керек.
Максат – өлчөмү бир миллиметрге чейин жеткен таштандыларды, анын ичинде спутниктердин кагылышуусунан калган сыныктарды бутага алуу. Алар өтө майда болгону менен, олуттуу көйгөйлөрдү жаратышы мүмкүн.
“Элестетип көрүңүз, эки спутниктин кагылышканын. Таштандылар тарап кетпеши үчүн аларды тез арада тазалоо зарыл”,- дейт OSMOS X компаниясынын башкы директору Матье Кавелье.
Убакыт абдан маанилүү, анткени ар бир кагылышуу жаңы таштандыларды жаратып, андан ары дагы кагылышууларга алып келиши мүмкүн.
Мындай чынжыр реакция Кесслер синдрому деп аталат.
Космосту ачык сактоо
ALBATOR изилдөө тобу космостук аппараттардын зарыл болгон учурда ишке киргизиле турган флотун түзүүнү көздөйт. Бул аппараттар таштанды булуттарынын ичине учуп кирип, иондук нурдан кыска импульстарды колдонуу аркылуу аларды тазалай алышмак.
Бул технология азырынча сыноо баскычында. Аны Германияда, 2027-жылы вакуумдук камерада эксперименттер аркылуу текшерүү пландалып жатат, андан кийин гана келечекте космоско, миссияга жиберүү каралууда.
Космос барган сайын заманбап жашоонун жыш жана маанилүү бөлүгүнө айланууда, ал эми космостогу таштандылардан келип чыккан коркунуч да өсүп жатат.
Эки долбоордун тең пайдасы жана багыты – Жердин орбитасын келечек муундар үчүн колдонууга жарактуу жана ачык бойдон сактап калуу.
Ал эми илипоз Леонард Феличетти үчүн максат – коркунучту жөн гана жок кылуу эмес, космосту колдонуу ыкмасын түп-тамырынан кайра ойлонуу.
“Космостук таштандылар көйгөй, анткени алар башка спутниктер менен кагылышып кетиши мүмкүн. Биздин максат – бул терс жүктү мүмкүнчүлүккө айландыруу”,- дейт DEXTER изилдөө долбоорунун жетекчиси.
Эскертүү: Бул макаладагы изилдөө Евробиримдиктин Horizon программасы тарабынан каржыланган. Интервью берген адамдардын көз караштары сөзсүз түрдө Европа комиссиясынын расмий турумун чагылдырбайт.
Илимий терминдерге түшүндүрмө:
Кесслер синдрому – 1978-жылы АКШнын космос агенттиги – NASAнын илимпозу Дональд Кесслер (Donald Kessler) тарабынан сунушталган теориялык сценарий.
Ага ылайык, Жердин төмөнкү орбитасында (LEO) объекттердин тыгыздыгы өтө жогорулап кетсе, таштандылар менен спутниктердин кагылышуусу чынжыр реакцияны пайда кылат.
Ар бир кагылышуу жаңы таштандыларды жаратып, бул дагы кошумча кагылышууларга алып келет. Натыйжада космостук мейкиндик колдонууга жараксыз болуп калышы мүмкүн жана космосту изилдөө иштери олуттуу тоскоолдуктарга туш болот.
Бул концепцияны Дональд Кесслер 1978-жылы “Жасалма спутниктердин кагылышуу жыштыгы: таштанды алкагынын пайда болушу (Collision Frequency of Artificial Satellites: The Creation of a Debris Belt)” аттуу илимий эмгегинде сунуш кылган.
Иондук нурлар – электр заряддуу бөлүкчөлөрдүн агымы, адатта иондук нур ылдамдаткычтары тарабынан түзүлөт. Иондук нурлар электроника өндүрүшүндө жана башка өнөр жай тармактарында кеңири колдонулат.
Алар электрдик кыймылдатуу, радиацияга туруктуулукту жогорулатуу (радиациялык чыңдоо), материалдардын бетин өзгөртүү жана космостук таштандыларды жок кылуу үчүн да колдонула алат.
Иондук кыймылдаткычтар натыйжалуу түрткү берүүнү камсыз кылса, жогорку энергиялуу иондук нурлар космостук радиацияны моделдеп, компоненттердин ишенимдүүлүгүн текшерүүгө жардам берет.
Космостук таштандыларды жок кылуу ишинде “иондук нур менен башкарылуучу аппарат” (ion beam shepherd) концепциясы – багытталган иондук нурду колдонуп, контакт болбогон күчтү жаратуу.
Бул күч космостук таштандыларды атмосферага кайра кирип, күйүп жок болушу үчүн Жердин төмөнкү орбитасына түртөт.
Шилтемелер:
- Макала Horizon журналынын интернет баракчасынан https://projects.research-and-innovation.ec.europa.eu/en/horizon-magazine/rethinking-space-junk-age-satellite-overload которулду.
- Сүрөт unsplash.com сайтынан алынды, автору Alessandro Ferrari.
- Илимий терминдерге түшүндүрмөнү Эл Илим коомдук фонду даярдады.
