Космический мусор на орбите земли: как его убрать?

За 60 лет, прошедших с момента запуска первого искусственного спутника Земли, в околоземном космическом пространстве скопились огромные количества обломков аппаратов, запущенных из разных стран мира. По подсчетам аналитиков ООН, на высотах до 2 тыс. км в настоящее время находятся до 300 тыс. объектов, средняя скорость движения которых составляет 10 км/с.


При таких скоростях даже небольшие (до 1 см) осколки способны нанести заметные повреждения корпусам действующих спутников и космических станций, с которыми еще как-то можно смириться. Если же размеры обломков исчисляются несколькими сантиметрами, то столкновения с такими объектами могут привести к разгерметизации, а то и к «раздроблению» космического аппарата на части - дальнейшему «размножению» космического мусора.
Способов уничтожения маленьких осколков пока не разработано, а вот для борьбы с большими обломками предложено несколько технологий:

• испарение мощными лазерными лучами со специально запущенных спутников,
• «сталкивание» обломков на высоты ниже 600 км высокоэнергетическими ионными пучками, где они будут тормозиться разреженным воздухом, в результате чего войдут в плотные слои атмосферы и сгорят при падении на Землю,
• использование «спутников-тральщиков», который будут ловить космический мусор в сети, выталкивать его «подальше от Земли» или направлять на утилизацию,
• захват обломков спутниковыми тросовыми системами (СТС).

Все эти проекты технически вполне реальны для практического воплощения, но «неподъемно» дорогие. Однако время расчистки «космических авгиевых конюшен», безусловно, придет, и потому сегодня ученые занимаются как разработкой новых технологий уборки космического мусора, скопившегося в околоземном пространстве, так и совершенствованием уже известных технических решений.

Такой научной «ревизии» недавно подверглись теоретические основы применения спутниковой тросовой системы, которая была проведена учеными мехмата МГУ с использованием математической модели СТС в виде дифференциальных уравнений в частных производных (в этих уравнениях были заложены механические свойства материала, из которого сделаны тросы, их длина, динамика перемещения, возможные величины вибраций, соотношения масс груза и разных частей спутника, начальные скорости обломков).

Механики МГУ анализировали поведение СТС, состоящей из крупного спутника, на противоположных сторонах которого закреплены на тросах небольшие противовесы, приближающиеся к спутнику или удаляющиеся от него автоматизированной системой управления. Полученные аналитические решения позволили определить ряд условий, необходимых для устойчивой работы СТС на орбите. Например, было выяснено, что транспортируемые СТС обломки должны быть не менее чем в 10 раз легче противовесов спутника, а оптимальная начальная скорость движения обломков относительно спутника-«уборщика» - 2 м/с.