Virš mūsų galvų skrieja ne tik veikiantys palydovai, bet ir tūkstančiai nebekontroliuojamų objektų, keliančių grėsmę būsimoms misijoms.
Mokslininkai vis aktyviau ieško būdų, kaip išvalyti orbitą, o viena perspektyviausių krypčių tampa mažos plazmos sistemos, galinčios lėtai, bet stabiliai „patraukti“ šiukšles Žemės link.
Kosminės šiukšlės: auganti grėsmė
Šiuo metu žemojoje Žemės orbitoje fiksuojami dešimtys tūkstančių didesnių objektų ir šimtai tūkstančių dar smulkesnių nuolaužų.
Didžiausią pavojų kelia greitis: net kelių centimetrų fragmentas, skriedamas dešimčių tūkstančių kilometrų per valandą greičiu, gali pramušti palydovo korpusą.
Be to, kiekvienas susidūrimas sukuria naujų dalelių, taip maitinamas vadinamasis Kesslerio efektas.
Teoriškai jis gali sukelti grandininę reakciją, kai tam tikroje orbitoje tampa nebeįmanoma saugiai dirbti.
Kas yra plazminiai vilkikai?
Vienas iš siūlomų sprendimų – vadinamieji plazminiai vilkikai, maži aparatai, kurie nenaudoja mechaninių griebtuvų ar tinklų.
Jie pasitelkia plazmos srautą – jonizuotų dalelių debesį – ir taip keičia palydovo ar nuolaužos orbitą per atstumą.
Idėja grindžiama tuo, kad daugelis kosminių objektų įgyja elektrinį krūvį sąveikaudami su Saulės vėju ir Žemės magnetosfera.
Plazminis vilkikas gali suformuoti kryptingą krūvių pasiskirstymą, sukuriant silpną, bet pastovų „stumtelėjimą“ ar „trauką“.
Kaip veikia elektrodiniai lynai?
Kita gimininga technologija – elektrodiniai lynai, tai ilgi laidūs kabeliai, išvynioti iš palydovo ir sąveikaujantys su Žemės magnetiniu lauku.
Judant orbitoje kabelyje indukuojama srovė, o tai sukuria Lorenco jėgą, galinčią mažinti arba didinti orbitos aukštį.
Tokia sistema nereikalauja tradicinių degalų, nes išnaudoja aplinką kaip energijos šaltinį.
Skaičiavimai rodo, kad ilgas, kelių kilometrų lynas gali per kelis mėnesius nuleisti nebeveikiantį palydovą iš žemosios orbitos taip, kad jis sudegtų atmosferoje.
Mažų palydovų problema
Pastaraisiais metais populiarėjant mažiesiems palydovams, ypač vadinamiesiems CubeSat, šiukšlių problema aštrėja.
Tokie aparatai pigūs, jų galima paleisti šimtais, tačiau dažnai jie neturi savo variklių savanoriškam deorbitavimui.
Dalis jų nustoja veikti dar prieš suplanuotą misijos pabaigą.
Be papildomų priemonių šie maži kubeliai gali išbūti orbitoje dešimtmečius, užimdami trajektorijas ir didindami susidūrimų riziką.
Naujos medžiagos ir savaiminis suirimas
Be aktyvių plazmos sistemų, tyrėjai kuria ir medžiagas, kurios greičiau suyra patekusios į žemutinius atmosferos sluoksnius.
Viena kryptis – palydovų struktūrinius elementus gaminti iš polimerų, jautrių deguonies atomams ir intensyviai ultravioletinei spinduliuotei.
Tokie komponentai orbitoje pakankamai tvirti, tačiau pradėję kristi ir susidūrę su tankesne atmosfera greitai suskyla į smulkias daleles.
Taip sumažinama rizika, kad iki Žemės paviršiaus nukris pavojingi fragmentai.
Kodėl nepakanka vieno sprendimo?
Nors plazminiai vilkikai ir elektrodiniai lynai žada daug, realiame kosmoso eisme tikėtina teks derinti kelias technologijas.
Vienoms šiukšlėms geriau tiks aktyviai priskridęs „vilkikas“, kitoms – iš anksto integruotas lynas ar praplečiama stabdanti burė.
Pavyzdžiui, dideliems viršutiniams raketų pakopų korpusams gali reikėti galingesnių sistemų.
Smulkesnėms, kelių dešimčių kilogramų klasės šiukšlėms užtektų mažų, pigesnių misijų su ribotu, bet tiksliniu plazmos varikliu.
Teisiniai ir ekonominiai klausimai
Mokslinė inžinerija – tik dalis uždavinio, nes reikia atsakyti ir į klausimą, kas už ką mokės.
Šiuo metu nėra vieningo tarptautinio mechanizmo, kuris įpareigotų operatorius finansuoti savo palydovų utilizavimą.
Be to, sudėtinga teisiškai apibrėžti situaciją, kai vienos šalies ar įmonės aparatas aktyviai veikia kitos šalies kosminį objektą.
Net jei tikslas yra utilizavimas, tai susiję su savininko teise ir saugumo klausimais.
Ką tai reiškia būsimiems skrydžiams?
Jei plazminės ir elektrodinės sistemos bus sėkmingai išbandytos, jos gali tapti privalomu komponentu daugelyje naujų palydovų.
Tokiu atveju orbita taps panaši į gerai prižiūrimą kelių tinklą, kuriame galioja aiškios taisyklės ir yra numatyta „valymo tarnyba“.
Kita vertus, technologijų pažanga leis planuoti ambicingesnes misijas, nes rizikos modeliavimas taps patikimesnis.
Kuo mažiau nekontroliuojamų objektų, tuo lengviau rezervuoti saugias orbitas ir išvengti brangių manevrų vien tik dėl susidūrimų prevencijos.
Mokslo bendruomenė pabrėžia, kad laukimas tik blogina situaciją, nes šiukšlių kiekis auga greičiau nei gebėjimas jas stebėti.
Todėl net ir nedidelės, eksperimentinės plazmos „šluotos“ gali tapti lemtingu žingsniu į tvaresnį kosmoso naudojimą.
