Тракторске греде инспирисане научном фантастиком су стварне и могле би да реше надолазећи проблем свемирског отпада
У филмовима научне фантастике ништа не подиже тензију тако као свемирски брод добрих момака који је ухваћен у невидљиву вучну зраку која дозвољава зликовцима да их полако намотају. Али оно што је некада било само научна фантастика ускоро би могло постати стварност.
Научници развијају прави тракторски сноп, назван електростатички трактор. Међутим, овај тракторски сноп не би усисао беспомоћне пилоте бродова. Уместо тога, користио би електростатичку привлачност да гурне опасне свемирско смеће безбедно ван Земљине орбите.
Наука је прилично присутна, али финансирање није.
Електростатички тракторски сноп би потенцијално могао да ублажи тај проблем безбедним померањем мртвих сателита далеко од Земљине орбите, где би се они безопасно кретали заувек.
Иако вучна зрака не би у потпуности решила проблем свемирског отпада, концепт има неколико предности у односу на друге предложене методе уклањања свемирског отпада, што би га могло учинити вредним алатом за решавање овог проблема, рекли су стручњаци за Ливе Сциенце.
Повезано: 11 сци-фи концепата који су могући (у теорији)
Прототип би могао коштати милионе, а оперативна верзија у пуном обиму још више. Али ако се финансијске препреке могу превазићи, вучна греда би могла бити оперативна у року од једне деценије, кажу њени градитељи.
„Наука је прилично присутна, али финансирање није“, истраживач пројекта Каилее Цхампиондокторант на Одсеку за науке ваздухопловства на Универзитету Колорадо Боулдер (ЦУ Боулдер), рекао је за Ливе Сциенце.
Избегавање катастрофе
Тракторске зраке приказане у „Ратовима звезда“ и „Звезданим стазама“ усисавају свемирске летелице путем вештачке гравитације или двосмисленог „енергетског поља“. Таква технологија је вероватно изнад свега што ће људи икада постићи. Али концепт је инспирисао Ханспетер Сцхаубпрофесор ваздухопловног инжењерства на ЦУ Боулдеру, да концептуализује реалнију верзију.
Сцхауб је први добио идеју након Први велики судар сателита 2009када је активни комуникациони сателит, Иридијум 33, ударио у угашену руску војну летелицу Космос 2251, расипајући више од 1.800 комада крхотина у Земљину орбиту.
Повезано: Колико сателита кружи око Земље?
Након ове катастрофе, Сцхауб је желео да спречи да се ово понови. Да би то урадио, схватио је да можете да извучете свемирске летелице ван опасности користећи привлачност између позитивно и негативно наелектрисаних објеката како бисте их „залепили“ заједно.
Током следеће деценије, Сцхауб и колеге су побољшали концепт. Сада се надају да ће једног дана моћи да се користи за померање мртвих сателита геостационарна орбита (ГЕО) — орбита око Земљиног екватора где брзина објекта одговара ротацији планете, чинећи да се чини да је објекат фиксиран на месту изнад одређене тачке на Земљи. Ово би онда ослободило простор за друге објекте у ГЕО-у, који се сматра „првим некретнинама“ за сателите, рекао је Сцхауб.
Како то функционише?
Електростатички трактор би користио свемирску летелицу опремљену електронским пиштољем који би испаљивао негативно наелектрисане електроне на мртви циљни сателит, рекао је Чемпион за Ливе Сциенце. Електрони би дали мети негативно наелектрисање док би сервисеру остављали позитивно наелектрисање. Електростатичка привлачност између њих двоје би их држала закључане заједно упркос томе што их раздваја 65 до 100 стопа (20 до 30 метара) празног простора, рекла је она.
Када се сервисер и мета „заглаве заједно“, сервисер би могао да извуче мету из орбите без додиривања. У идеалном случају, угашени сателит би био повучен у „орбиту гробља“ удаљенију од Земље, где би могао безбедно да плута заувек, рекао је Чемпион.
Повезано: 15 најчуднијих ствари које смо лансирали у свемир
Електростатичка привлачност између две свемирске летелице била би изузетно слаба, због ограничења у технологији електронских топова и удаљености на којој би требало да се раздвоје да би се спречили судари, истраживач пројекта Јулиан Хаммерлдокторант на ЦУ Боулдер, рекао је за Ливе Сциенце. Дакле, сервисер би морао да се креће веома споро, а могло би да потраје више од месец дана да у потпуности помери један сателит из ГЕО-а, додао је он.
То је далеко од филмских тракторских греда, које су неизбежне и брзо се мотају у свој плен. Ово је „главна разлика између научне фантастике и стварности“, рекао је Хамерл.
Предности и ограничења
Електростатички трактор би имао једну велику предност у односу на друге предложене методе уклањања свемирског отпада, као што су харпуни, џиновске мреже и физички системи за пристајање: био би потпуно бесконтачан.
„Имате ове велике мртве свемирске летелице величине школског аутобуса које се веома брзо окрећу“, рекао је Хамерл. „Ако пуцате харпуном, користите велику мрежу или покушате да се спојите са њима, онда физички контакт може оштетити летелицу и онда само погоршавате проблем (свемирског смећа).
Научници су предложили друге методе без додира, као што је коришћење моћних магнета, али су огромни магнети скупи за производњу и вероватно би ометали контроле сервисера, рекао је Чемпион.
Повезано: Како сићушни комади свемирског смећа узрокују невероватну штету?
Главно ограничење електростатичког трактора је колико ће споро радити. Више од 550 сателити тренутно круже око Земље у ГЕОали се очекује да ће тај број нагло порасти у наредним деценијама.
Ако би се сателити померали један по један, онда један електростатички трактор не би ишао у корак са бројем сателита који намигују. Још једно ограничење електростатичког трактора је то што би радио сувише споро да би био практичан за чишћење мањих комада свемирског смећа, тако да не би могао да задржи ГЕО у потпуности без остатака.
Трошкови су друга велика препрека. Тим још није урадио пуну анализу трошкова за електростатички трактор, рекао је Сцхауб, али би то вероватно коштало десетине милиона долара. Међутим, када би сервисер био у свемиру, било би релативно исплативо користити га, додао је он.
Следећи кораци
Истраживачи тренутно раде на низу експеримената у својој Лабораторији за електростатичко пуњење за интеракцију између плазме и свемирске летелице (ЕЦЛИПС) у ЦУ Боулдеру. Метална вакуумска комора величине каде, која је опремљена електронским пиштољем, омогућава тиму да „ради јединствене експерименте које скоро нико други тренутно не може да уради“ како би симулирао ефекте електростатичког трактора у мањем обиму, рекао је Хамерл.
Када тим буде спреман, последња и најизазовнија препрека биће обезбеђивање средстава за прву мисију, што је процес који још увек нису започели.
Већина трошкова мисије долази од изградње и покретања сервисера. Међутим, истраживачи би идеално желели да лансирају два сателита за прве тестове, сервисера и мету којом могу да маневришу, што би им дало већу контролу над експериментима, али и удвостручило трошкове.
Повезано: 10 запањујућих снимака Земље из свемира 2022
Ако на неки начин успеју да реше то финансирање, прототип тракторске греде могао би да буде оперативан за око 10 година, тим претходно процењено.
Да ли је то одрживо?
Док тракторске греде могу звучати као сан, стручњаци су оптимистични у погледу технологије.
„Њихова технологија је још увек у повоју“, Џон Красидисавио-свемирски научник са Универзитета у Бафалу у Њујорку, који није укључен у истраживање, рекао је за Ливе Сциенце у мејлу. „Али прилично сам уверен да ће то успети.“
Ако пуцате харпуном, користите велику мрежу или покушате да се спојите са њима, онда физички контакт може оштетити летелицу и онда само погоршавате проблем (свемирског смећа).
Уклањање свемирског отпада без додиривања такође би било много сигурније од било које тренутне алтернативне методе, додао је Красидис.
Електростатички трактор „треба да буде у стању да произведе силе неопходне за померање угашеног сателита“ и „сигурно има велики потенцијал за рад у пракси“, Царолин Фруехванредни професор аеронаутике и астронаутике на Универзитету Пурдуе у Индијани, рекао је за Ливе Сциенце у мејлу. „Али још увек постоји неколико инжењерских изазова које треба решити на путу како би био спреман за стварни свет.
Научници би требало да наставе да истражују друга могућа решења, рекао је Красидис. Чак и ако тим ЦУ Боулдера не створи „коначни производ“ за уклањање нефункционалних сателита, њихово истраживање ће пружити одскочну даску за друге научнике, додао је он.
Ако буду успешни, научницима то не би био први пут претворио фикцију у чињеницу.
„Оно што је данашња научна фантастика могла би бити сутрашња стварност“, рекао је Красидис.
