Nel 1957, l'Unione Sovietica lanciò nello spazio il primo satellite artificiale terrestre, aprendo così una nuova era nella storia dell'umanità: l'era dell'esplorazione spaziale. Da allora, negli ultimi 50 anni, l'uomo ha inviato nello spazio un'enorme varietà di satelliti, razzi, stazioni scientifiche. Tutto ciò ha portato all'inquinamento sistematico dello spazio esterno intorno al nostro pianeta. Secondo le informazioni della NASA, a luglio 2011, 16 094 oggetti di origine artificiale "ruotavano" intorno alla Terra, inclusi 3 396 satelliti funzionanti e già guasti, nonché 12 698 blocchi di richiamo, stadi esauriti di veicoli di lancio e i loro detriti. Il documento presentato afferma che in termini di numero di oggetti di origine artificiale nell'orbita terrestre bassa, la Russia è al primo posto - 6075 oggetti, di cui 4667 sono detriti spaziali, seguita da Stati Uniti, Cina, Francia, India e Giappone.
La dimensione dei detriti che si trovano nell'orbita terrestre bassa varia abbastanza, dalle microparticelle alle dimensioni di uno scuolabus. Lo stesso si può dire per la massa di questa spazzatura. I frammenti grandi possono pesare fino a 6 tonnellate, mentre le particelle piccole pesano solo pochi grammi. Tutti questi oggetti si muovono nello spazio su orbite diverse ea velocità diverse: da 10mila km/h a 25mila km/h. Inoltre, in caso di collisione di tali pezzi di detriti spaziali tra loro o con qualsiasi satellite che si muova in direzioni opposte, la loro velocità può raggiungere i 50 mila km / h.
Secondo Alexander Bagrov, ricercatore senior presso l'Istituto di ricerca di astronomia dell'Accademia delle scienze russa, oggi sta emergendo una situazione paradossale. Più veicoli l'uomo lancia nello spazio, meno è adatto all'uso. I veicoli spaziali falliscono ogni anno con una regolarità invidiabile, il cui risultato è che la quantità di detriti nell'orbita terrestre aumenta del 4% all'anno. Attualmente, nell'orbita terrestre ruotano fino a 150 mila oggetti diversi con dimensioni da 1 a 10 cm, mentre le particelle, la cui dimensione è inferiore a 1 cm di diametro, sono semplicemente milioni. Allo stesso tempo, se in orbite basse fino a 400 km, i detriti spaziali vengono rallentati dagli strati superiori dell'atmosfera del pianeta e dopo un certo tempo cadono sulla Terra, allora possono essere in orbite geostazionarie per una quantità infinitamente lunga di tempo.
I propulsori a razzo, utilizzati per lanciare i satelliti nell'orbita terrestre, contribuiscono all'aumento dei detriti spaziali. Circa il 5-10% del carburante rimane nei loro serbatoi, che è molto volatile e si trasforma facilmente in vapore, che spesso porta a esplosioni piuttosto potenti. Dopo alcuni anni nello spazio, gli stadi dei razzi che hanno scontato il loro tempo esplodono in pezzi, spargendo intorno a sé una sorta di "schegge" di piccoli frammenti. Negli ultimi anni, sono state registrate circa 182 esplosioni di questo tipo nello spazio vicino alla Terra. Quindi solo un'esplosione di uno stadio di un razzo indiano ha causato la formazione di 300 grandi detriti contemporaneamente, oltre a un numero infinito di oggetti spaziali più piccoli, ma non per questo meno pericolosi. Oggi il mondo ha già le prime vittime dei detriti spaziali.
Così nel luglio 1996 ad un'altitudine di circa 660 km. il satellite francese si è scontrato con un frammento del 3° stadio del veicolo di lancio Arian francese, lanciato nello spazio molto prima. La velocità relativa al momento della collisione era di circa 15 km/s ovvero 50 mila km/h. Inutile dire che gli esperti francesi, che hanno mancato l'avvicinamento del proprio grande oggetto, si mordono a lungo i gomiti dopo questa storia. Questo incidente non si trasformò in un grande scandalo internazionale, poiché entrambi gli oggetti che si scontrarono nello spazio erano di origine francese.
Ecco perché il problema con i detriti spaziali oggi non ha bisogno di ulteriori esagerazioni. Devi solo tenere presente il fatto che al ritmo attuale, nel prossimo futuro, una parte significativa dell'orbita terrestre non sarà il luogo più sicuro per i veicoli spaziali. Rendendosi conto di ciò, il ricercatore Jonathan Missel, della Texas Agricultural University, crede che tutti i metodi esistenti per ripulire i detriti spaziali abbiano almeno una delle due malattie comuni. O implicano l'esecuzione di missioni "Un pezzo di detriti spaziali - uno spazzino" (che è molto costoso), oppure implicano la creazione di tecnologie, la cui messa a punto richiederà più di un decennio. Nel frattempo, il numero delle vittime dei detriti spaziali non fa che aumentare.
Rendendosi conto di ciò, Jonathan Missel propone di aggiornare il concetto di One Piece of Space Junk - One Scavenger per renderlo riutilizzabile. Il TAMU Space Sweeper con il satellite Sling-Sat, che lui ei suoi colleghi hanno sviluppato, è dotato di speciali "braccia" personalizzabili. Tale satellite, dopo il suo avvicinamento ai detriti spaziali, lo cattura con uno speciale manipolatore. Allo stesso tempo, a causa dei diversi vettori di movimento, lo Sling-Sat inizia a girare, ma grazie all'inclinazione regolabile e alla lunghezza delle "braccia", questa manovra è completamente controllata, il che consente, ruotando come un pallone da calcio, significativamente cambiare la propria traiettoria, inviando un "satellite fionda" verso i prossimi pezzi di detriti spaziali.
Nel momento in cui il satellite è sulla traiettoria verso il secondo oggetto spaziale, il primo elemento di detriti spaziali viene rilasciato da esso durante la rotazione. Inoltre, ciò accadrà con un'angolazione tale da garantire che un campione di detriti spaziali si schianti nell'atmosfera del nostro pianeta, bruciandoci dentro. Raggiunto il secondo oggetto di detriti spaziali, questo satellite ripeterà l'operazione eseguita e lo farà ogni volta, ricevendo una carica aggiuntiva di energia cinetica dai detriti spaziali e, allo stesso tempo, rimandandola sulla Terra al pianeta che ha dato salire ad esso.
Vale la pena notare che questo concetto ricorda in qualche modo il metodo degli antichi saltatori in lungo greci, che lo facevano con manubri cadenti (per un'ulteriore accelerazione). È vero, in questo caso particolare, gli oggetti detriti spaziali dovranno essere catturati e lanciati al volo, se TAMU Space Sweeper riuscirà a farcela è una domanda aperta.
Spazzatrice spaziale TAMU
La simulazione al computer eseguita mostra che lo schema proposto ha un'elevata efficienza teorica del carburante. E questo è comprensibile: nel caso di un "satellite a fionda", l'energia dovrebbe essere presa da pezzi di satelliti e razzi già accelerati alla 1a velocità cosmica, e non dal carburante che dovrebbe essere consegnato alla nostra spazzatura collezionista dalla Terra.
Naturalmente, il concetto presentato da Missel presenta alcuni colli di bottiglia. Vale la pena notare che nessuno dei pezzi di detriti spaziali, naturalmente, è adatto per una trappola manipolatrice e, soprattutto, per elevate accelerazioni durante un'intensa rotazione. Nel caso in cui il pezzo sia troppo grande e pesante, la sua energia durante la rotazione può essere sufficiente a distruggere se stesso, così come il manipolatore. Allo stesso tempo, è improbabile che la creazione di un gran numero di altri invece di un oggetto di detriti spaziali porti a un miglioramento della situazione nello spazio nelle orbite terrestri basse. Allo stesso tempo, ovviamente, l'idea è vista come interessante e, nel caso di un'adeguata implementazione tecnica, efficace.
