Околоземное пространство заполняется космическим мусором, который может оставаться на орбите десятилетиями. Ученые предложили создавать спутники из материалов, которые легко утилизировать. Однако данная стратегия подходит только для краткосрочных проектов.
Космический мусор — это серьезная проблема. Из-за значительного увеличения количества запусков спутников в последние годы низкая околоземная орбита переполнена отработанными ракетными корпусами, неисправными спутниками и мелкими отходами. Кроме риска столкновения обломков с действующими спутниками, которые имеют ключевое значение для навигации, связи и прогнозирования погоды, крупные фрагменты могут упасть обратно на Землю.
Космический мусор также может угрожать экологии. Старая техника сгорает при повторном входе в атмосферу, оставляя химический след, способный повредить озоновый слой. Чем чаще мы запускаем ракеты, тем больше загрязняется зона низкой околоземной орбиты, и проблемы становятся все более острыми.
Космические агентства и частные компании ищут методы очистки пространства от мусора, который мы оставляем, но также работают над созданием более экологически чистых ракет и спутников, используя органические полимеры вместо металлов. В новом исследовании, опубликованном в Acta Astronautica, ученые обратились к оригами, древнему искусству складывания бумаги, чтобы найти устойчивую альтернативу.
Бумажные самолетики в космосе
Максимильен Берте и Кодзиро Сузуки из Токийского университета задали вопрос, что произойдет, если запустить бумажный самолетик с Международной космической станции (МКС) на высоте 400 километров со скоростью 7800 метров в секунду. Они хотели выяснить, сколько времени потребуется для его возвращения в атмосферу Земли и какой уровень нагрева он сможет выдержать.
Сначала бумажный самолет оставался стабильным, но через четыре дня, когда он условно достиг высоты 120 километров над Землей, ситуация изменилась. Самолет начал быстро снижаться и терять управление. Очень низкая инерция вращения бумажного космического самолета и аэродинамический статический запас позволяли ему пассивно поддерживать стабильную ориентацию по направлению потока на протяжении большей части вхождения в атмосферу. Ниже высоты 120 км ожидается кувыркающееся движение, сопровождающееся интенсивным аэродинамическим нагревом, что приводит к сгоранию в атмосфере на высоте около 90-110 км.
Физическая модель
Берте и Судзуки также создали физическую модель своего самолета из бумаги с алюминиевым оперением. Они разместили ее в аэродинамической трубе Kashiwa с гиперзвуковым двигателем и высокой энтальпией в Токийском университете, чтобы изучить ее поведение в условиях, аналогичных входу в атмосферу. Самолет подвергали воздействию скорости 7 Махов в течение семи секунд, в течение которых носовая часть отклонилась назад, а кончики крыльев немного обгорели, но не разрушились. Однако если бы эксперимент длился дольше, самолетик бы сгорел.
Это исследование демонстрирует, как простая концепция может вдохновить на более эффективный подход к решению проблемы космического мусора. Авторы работы предполагают, что сгораемые космические аппараты могут сыграть значимую роль в будущих миссиях, таких как сбор данных о Земле, а затем их полное сгорание без оставления вредных остатков. Это небольшой шаг, но он может сделать наши космические полеты более безопасными для окружающей среды и для нас на Земле.
Еще о проблемах космического мусора читайте в материале Hi-Tech Mail.
Фото: hi-tech.mail.ru