Обосновано перемещение орбитального мусора лазером

Схема работы «противомусорного» лазера. Пояснения в тексте (иллюстрация James Mason et al.).

Американские исследователи смоделировали действие мощного лазера на космический мусор и показали, что только одна такая установка способна существенно снизить риск столкновений рукотворных объектов на орбите, чреватых взрывным ростом общего числа опасных обломков.

Использовать лазер для воздействия на космический мусор учёные предлагают не впервые. Однако фантазии уводили специалистов куда-то в сторону грандиозных «лучевых пушек» в стиле «звёздных войн», способных уничтожать объекты или быстро сводить их с орбиты.

«Потенциальное военное применение такой техники вряд ли понравилось бы другим космическим державам», — резонно замечает Technology Review, указывая на одну из проблем, мешающих реализовать подобные планы.

Авторы новой работы предлагают использовать для воздействия на неуправляемые орбитальные железки непрерывный лазер мощностью «всего» 5-10 киловатт. Он должен быть соединён с 1,5-метровым телескопом, оборудованным адаптивной оптикой, позволяющей точно сфокусировать луч на цели в период её прохождения над установкой.

Задача такой системы будет несколько иной — более скромной, но и более реальной. Световое давление от лазера должно лишь чуть-чуть скорректировать орбиту обломка, чтобы он не столкнулся с каким-либо спутником или другим обломком.

Исследователи рассмотрели весь диапазон размеров и масс космического мусора, разброс в его отражающей способности и темпе вращения, для чего воспользовались обширными базами данных. Также учитывались атмосферные условия, влияющие на прохождение луча, динамика объектов и так далее.

Учёные высчитали, что существенно улучшить обстановку на низких орбитах может даже одна система, способная регулярно обрабатывать несколько объектов в день.

Каждую из целей лазер мог бы подсвечивать в течение 1-2 часов в сутки. Через некоторое время изменение скорости этих обломков составило бы считанные сантиметры в секунду, но это уже будет означать изменение орбиты на километры — достаточно, чтобы избежать столкновения с другим телом.

Таким образом, рассудили американцы, можно заметно сократить частоту взаимных соударений осколков. Темп естественной очистки пространства от орбитального мусора (за счёт торможения объектов в атмосфере) будет превышать темп размножения мусора из-за соударений. Тем самым людям удастся избежать синдрома Кесслера, грозящего закрытием околоземного космического пространства для полётов.

Американцы считают, что первый демонстрационный проект такого защитного лазера целесообразно сделать международным. На промышленный лазер класса 5-10 кВт нужно будет потратить миллион долларов, а на всю остальную инфраструктуру — несколько десятков миллионов. Это не такая уж большая плата за решение проблемы космического мусора, учитывая, сколько стоит только один спутник и его запуск.

Работа выполнена учёными из исследовательского центра Эймса (Ames Research Center), Стэнфордского университета (Stanford University) и университетской ассоциации космических исследований (USRA). Детали — в статье на arXiv.org.



Самый работящий шаттл благополучно вернулся домой

9 марта 2011

Первый андроид-астронавт полетел на МКС

25 февраля 2011

Россия вступила в лунную гонку частным порядком

21 февраля 2011

Европейцы запустили второй грузовик к МКС

17 февраля 2011

Европейцы и американцы выводят ракету-гибрид

9 февраля 2011
  • Алексей Назьмов  16 марта, 15:55
    Ох, уж эти американцы со своими лазерами...
    ОтветитьНравится
  • Олег Апарцев  16 марта, 17:40
    Что-то не верится, что можно «лазерной мешалкой» правильным образом взбаламутить коктейль из космического мусора. Но если имеется цель использовать лазер как «острогу» — тогда все понятно.
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  16 марта, 18:47
    Не верится — почитайте первоисточник. У авторов там всё с цифрами и уравнениями, это же научная работа, а не предложение самоделкиных.
    ОтветитьНравится
  • Антон Просвиркин  16 марта, 18:41
    «...естественной очистки пространства от орбитального мусора (за счёт торможения объектов в атмосфере)...».
    Каким образом орбитальный мусор тормозиться в атмосфере??

    Я считаю, что логичнее было бы разработать метод сбора и утилизации орбитального мусора, нежели гонять его взад-вперед лазером.

    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  16 марта, 18:46
    Следы атмосферы есть и на 400, и на 500, и даже на 800 км. Так что все спутники и, закономерно, мусор медленно но верно тормозятся и снижают орбиту. Что до методов сбора орбитального мусора — такие проекты тоже есть (смотрите тег «космический мусор» в конце статьи), но по всем оценкам, создание таких систем обойдётся несопоставимо дороже лазерного «корректора». Потому авторы нового проекта предлагают опробовать сначала его, а потом уж спокойно подумать — что можно сделать ещё.
    ОтветитьНравится
  • Антон Просвиркин  16 марта, 18:58
    спасибо, гонять грязь оно всегда проще чем собирать)
    ОтветитьНравится
  • Александр Вихров  17 марта, 05:09
    Не представляю, как собирать космический мусор с такой архиогромной территории. Действительно, проще тормозить его лазерами, чтобы он опускался в плотные слои атмосферы и сгорал. Но думаю, эффективнее оснастить ими космические спутники и, может, МКС.
    ОтветитьНравится
  • Хиномото Хомура  17 марта, 09:26
    Закон сохранения импульса еще не отменили, между прочим.
    ОтветитьНравится
  • Радомир Курбанофф  17 марта, 09:46
    вот интересно, 5-10 киловатт это видимо какая то приведенная, выходная мощность лазера? а сколько всего энергии нужно для такого лазера?
    ОтветитьНравится
  • Радомир Курбанофф  17 марта, 09:55
    вот нашел. электрооптическая эффективность 100 киловаттного военного лазера у американцев составила 19,3 процента. то есть соотношение примерно 1 к 5. то есть для работы 10 киловаттного лазера нужно где то 50-55 киловатт электроэнергии. на пару с соседом можно в принципе запитать лазер у себя во дворе и по заказу спускать с орбиты обломки кому нибудь на голову. хотя размеры обломков конечно недостаточны )))
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  17 марта, 11:46
    Если у вас напару с соседом найдётся миллион долларов, чтобы купить такой лазер и ещё несколько миллионов на прецизионную систему наведения, и ещё как-то нужно получить доступ к радарам системы слежения для точных координат целей. А так да, во дворе поставить можно. :)
    ОтветитьНравится
  • «„чуть-чуть скорректировать орбиту обломка, чтобы он не столкнулся с каким-либо спутником или другим обломком.“»
    ........ и столкнуться с 3-м, 4-м, 5-м. их же там десятки тысяч
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  17 марта, 11:44
    Есть системы слежения, есть программы, просчитывающие орбиты. Никто не предлагает тыкать «пальцем в небо» наудачу.
    ОтветитьНравится
  • Георгий Ратушный  17 марта, 21:12
    не всегда. я посмотрел вики — там утверждают, что большая часть объектов (слишком маленьких, чтобы их заметить) не задокументированно
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  17 марта, 21:17
    Ну «поймано» там уже практически всё, что крупнее болта М16. :-) То есть самое опасное. С этим лазер и должен работать. Лучше решить проблему частично, чем не решать её вовсе.
    ОтветитьНравится
  • избирательность и прицельность, возможно, как раз самое опасное.
    ОтветитьНравится
  • Георгий Ратушный  17 марта, 19:55
    интересно)
    но это отложная проблема, а не решенная. не логичней ли наоборот подталкивать мелкие осколки к столкновению с более крупными? чтобы образовывалась почти что пыль, которая упадет на землю за дни или недели? (кинетическая энергия пропорциональна 3 степени размеров, сопротивление — второй)
    ОтветитьНравится
  • Георгий Ратушный  17 марта, 20:23
    я подумал — не получится. слишком большая точность потребуется.
    вытолкнуть во внешнее пространство объект небольших размеров еще можно, а нацелить на конкретный объект — уже гораздо сложнее.

    а я было размечтался о том, что можно будет вывести на орбиту гирю и на нее все толкать) главное, чтобы гиря вращялась в направлении противоположном вращению земли — на встречу спутникам и их обломкам

    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  17 марта, 21:14
    Всё же общая ситуация ухудшится — больше объектов — больше шанс на их соударение с действующим аппаратом. А какие выбоины могут оставить на станции или шаттле даже летающие чешуйки краски, если попадутся с хорошей относительной скоростью — люди уже видели. Ждать, что вся эта «пыль» быстренько сыпанёт вниз — слишком оптимистична. До того счастливого момента не летать что-ли? И потом при соударении вы не можете предсказать результат. Какая-нибудь крупная железка не развалится сразу на полуграммовые фрагменты, скорее всего на несколько разновеликих частей, у которых ещё и орбиты изменятся — вот лови их по-новой радарами.
    ОтветитьНравится
  • Георгий Ратушный  17 марта, 21:57
    кстати да(
    хотя есть шанс, что новые орбиты будут весьма нестабильны. что — вниз улетит, что-то повысит орбиту (и сделает ее более элепичной), что-то понизит (и станет лучше тормозиться)

    но не берусь это наверняка утверждать, только общие соображения

    ОтветитьНравится
  • Георгий Ратушный  17 марта, 19:56
    не думаю, что одно преднамеренное столкновение запустит цепную реакцию
    ОтветитьНравится