Околоземное пространство заполняется космическим мусором, который может оставаться на орбите на протяжении десятилетий. Исследователи предложили создавать спутники из легко утилизируемых материалов. Однако такая стратегия подходит только для краткосрочных проектов.
Космический мусор представляет собой серьезную проблему. В последние годы число запусков спутников резко возросло, и низкая околоземная орбита переполнена отработанными ракетными корпусами, вышедшими из строя спутниками и мелким мусором. Это создает риск столкновения обломков с действующими спутниками, которые необходимы для навигации, связи и прогнозирования погоды, а крупные обломки могут упасть обратно на Землю.
Космический мусор также может угрожать окружающей среде. Старые ракеты и спутники при повторном входе в атмосферу сгорают, оставляя химические следы, способные повредить озоновый слой. Чем больше ракет мы запускаем, тем грязнее становится низкая околоземная орбита и тем серьезнее возникают проблемы.
Космические агентства и частные компании ищут способы устранить мусор, который мы оставляем после себя, одновременно исследуя, как сделать ракеты и спутники более экологичными, используя органические полимеры вместо металлов. В новом исследовании, опубликованном в Acta Astronautica, ученые обратились к оригами, древнему японскому искусству складывания бумаги, как к возможной устойчивой альтернативе.
Бумажные самолетики в космосе
Максимильен Берте и Кодзиро Сузуки из Токийского университета задумались, что произойдет, если запустить бумажный самолетик с Международной космической станции (МКС) на высоте 400 километров при скорости 7800 метров в секунду. Они хотели выяснить, сколько времени потребуется, чтобы аппарат вернулся в атмосферу Земли, и какой нагрев он способен выдержать.
Сначала бумажный летательный аппарат оставался стабильным, но через четыре дня, когда он условно оказался на высоте 120 километров над Землей, ситуация изменилась. Самолет начал быстро снижаться и выходить из-под контроля. Чрезвычайно низкая инерция вращения бумажного космического самолета и аэродинамический статический запас позволяют ему пассивно поддерживать стабильное направление потока на протяжении большей части периода вхождения в атмосферу. Ниже высоты 120 км ожидается кувыркающееся движение, сопровождающееся сильным аэродинамическим нагревом, который приводит к сгоранию в атмосфере на высоте около 90-110 км.
Физическая модель
Берте и Судзуки также создали физическую модель своего самолета, сделав его из бумаги с алюминиевыми крыльями. Они поместили его в аэродинамическую трубу Kashiwa с гиперзвуковым двигателем в Токийском университете, чтобы проверить его поведение в условиях, аналогичных входу в атмосферу. Они подвергли его воздействию скорости 7 Махов в течение семи секунд, в течение которых носовая часть отклонилась назад, а кончики крыльев немного обуглились, но не разрушились. Однако, если бы эксперимент продолжался дольше, самолетик бы сгорел.
Это исследование демонстрирует, как простая идея может вдохновить на более рациональные подходы к решению вопроса космического мусора. Авторы работы предполагают, что сгораемые космические аппараты могут сыграть значительную роль в будущих миссиях, таких как сбор данных о Земле, с последующим полным сгоранием без оставления вредных остатков. Это небольшой шаг, но он может сделать наши космические полеты более полезными для экологии и безопасными для нас на планете.
Дополнительную информацию о проблемах космического мусора можно найти в материале Hi-Tech Mail.
Фото: hi-tech.mail.ru
