3D-печать делает космос более доступным, но может ли она помочь «защитить нашу планету как от космических угроз, так и от тех, кто стремится нарушить мир на Земле?»”
Игорь Ашурбейли в статье для ROOM - The Space Journal, где он также является главным редактором, считает, что мусор, оставшийся после 50 с лишним лет освоения космоса, представляет серьезную угрозу.
Искусственные космические объекты (MSO), такие как спутники, отличаются от естественных космических объектов, таких как метеоры, по ряду признаков. В первую очередь, время, которое они проводят в непосредственной близости от Земли. Метеоры путешествуют на большие расстояния по галактике и время от времени входят в атмосферу Земли только для того, чтобы снова быстро покинуть ее или разбиться на более мелкие части. Не имея такой скорости или кинетической энергии, MSO могут оставаться на орбите десятилетиями.
Угроза Земле
По словам Ашурбейли и других экспертов, «мы попали в действительно ужасающую фазу загрязнения космоса». По мере того, как мертвые спутники накапливаются на низкой околоземной орбите (НОО), возрастает вероятность каскадной волны быстро движущегося мусора. Эта ситуация известна ученым-ракетчикам как синдром Кесслера, а остальным из нас из вступительного эпизода фильма «Гравитация».
Лоренцо Феррарио - технический директор итальянской компании D-Orbit, работающей над решением растущей проблемы космического мусора. «На данный момент у нас более или менее 1500 активных спутников на орбите. Но у нас более 16 000 мертвых спутников», - говорит мне Феррарио.
Представьте, что вы едете на своей машине по шоссе, и машина перестает работать, потому что сломалась или у вас закончилось топливо. Таким образом, вы не забираете машину, вы просто оставляете ее там и идете покупать новую. Это именно тот эффект.
В космосе нет сопротивления, поэтому, если вы запустите спутник, и он перестанет работать, он останется там, и мы занимаемся этим уже 50 лет.
Накопление космического мусора в настоящее время достигает точки, когда LEO может стать непригодным для научных, коммерческих или других миссий. Это означает, что коммуникационные сети и другие системы, от которых мы зависим, находятся под угрозой. Ашурбейли предупреждает о еще более опасном сценарии.
«Нетрудно представить, как «ситуации» с космическим мусором могут стать поводом для широкомасштабных военных действий», - пишет Ашурбейли. В условиях обострения геополитической напряженности страна, ищущая предлог для военной агрессии, может возложить вину за потерю важного спутника на конкурирующую страну, считает главный редактор.
3D-печать решения
«Есть два подхода к решению проблемы космического мусора», - объясняет Феррарио. «Активное удаление мусора» - это «когда вы поднимаетесь, берете мусор и убираете его». В документе, опубликованном консалтинговой компанией Commercial Space Technologies Ltd. (CST), действующей в Великобритании и России, под названием «Подходы к проблеме космического мусора в России», подробно описаны некоторые из этих методов.
Исследование CST демонстрирует исторические методы и идеи на будущее. Прошлые идеи включают предложение использовать модифицированный российский спутник-перехватчик «Истребитель Спутник» для захвата фрагментов космического мусора. В планах на будущее может быть пояс из вольфрамовых частиц, которые прикрепляются к обломкам, увеличивая их массу до тех пор, пока MSO не спустится.
Компания Феррарио придерживается другого подхода, поскольку «нет смысла начинать уборку, если вы не перестанете загрязнять окружающую среду». Он указывает на металлический предмет размером с обувную коробку на столе перед нами и объясняет.
Это устройство для вывода из эксплуатации. Итак, это спутниковая подсистема, которую вы загружаете на спутник перед запуском. Он основан на технологии твердотопливного двигателя, поэтому он действительно безопасен и очень надежен, и его цель состоит в том, что в конце срока службы спутника вы запускаете двигатель, и этот двигатель способен вернуть ваш спутник обратно в земную атмосферу. Это помогает предотвратить дальнейшее продолжение проблемы космического мусора.
Прототип, который мы рассматриваем, изготовлен из алюминия и построен с использованием 3D-печати. «Мы использовали AM для быстрого прототипирования системы зажигания, то есть этой коробки сверху», - объясняет Феррарио.
Преимущества 3D-печати
D-Orbit выбрала 3D-печать для изготовления своего устройства для вывода из эксплуатации из-за преимуществ в весе, которые предлагает технология: запуск чего-либо на орбиту - дорогое дело. «Для куба-сата один килограмм массы составляет от шестидесяти до семидесяти тысяч евро (от 68 000 до 78 000 долларов США) за килограмм», - объясняет Феррарио.
3D-печать также позволила улучшить механическую конструкцию устройства. Внутри прототипа D-Orbit «есть некоторая схема, которая управляет двумя двигателями». Двигатели перемещают ползунок, и «этот ползунок блокирует канал, который соединяет фактический воспламенитель двигателя, который воспламеняется искрой. Таким образом, этот ползунок предотвращает любое непреднамеренное возгорание ».
Использование 3D-печати D-Orbit» перешло к чему-то более похожему на спусковой крючок пистолета для механизма. Этот механизм был очень маленьким и имел странную форму, и его можно было изготовить только благодаря технологии AM».
Однако пока улучшения, выпущенные 3D-печатью и инженерами D-Orbit, останутся теоретическими.
Летная модель, к сожалению, еще не будет производиться аддитивным способом, потому что, к сожалению, аддитивное производство металлов еще не сертифицировано Европейским космическим агентством (ESA), поэтому мы должны придерживаться стандартов. Однако мы хотим продолжить и пройти эту технологию, потому что мы обнаружили, что эта же система может быть выпущена с аддитивным производством и с небольшой производительностью, но примерно с третью массы.
Ferrario говорит: «В отношении защиты окружающей среды космический мусор более или менее похож на защиту окружающей среды 30 лет назад.” Межагентский координационный комитет по космическому мусору (IADC) предоставляет рекомендации по регулированию космического мусора, и большинство космических агентств (НАСА, ЕКА, JAXA и т. д.) во всем мире принимают в нем участие.
Однако не существует организации, обладающей полномочиями налагать санкции на загрязнителей космоса. Феррарио объясняет, что правила гласят: «Вы должны удалить его в конце срока службы, но если вы этого не сделаете, плата не взимается».
Узнайте больше о 3D-печати и космосе здесь и подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать подобные статьи на свой почтовый ящик.
