РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Как МКС и спутники защищаются от космического мусора

В середине ноября 2021 года мы обсуждали, что астронавты на МКС были вынуждены прятаться от обломков советского спутника из-за риска столкновения. Здесь мы рассказываем, какие системы защиты от космического мусора есть у спутников и у самой международной космической станции.
Тэги:
Как МКС и спутники защищаются от космического мусора
iStock

В случае, если спутнику или МКС угрожает крупный космический мусор, они запускают специальные защитные программы. Рассказываем, как это происходит

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Космический мусор — это крупные и мелкие объекты, которые могут быть нерабочими спутникам или их частями, ступенями ракет-носителей, различными обломками или фрагментами обшивки. Такие объекты опасны не только тем, что могут столкнуться с действующими спутниками или МКС, они также создают помехи для наблюдений с Земли. Как раз недавно «Популярная Механика» писала, что космонавты на МКС готовились столкнуться с космическим мусором, из-за чего были вынуждены спрятаться в космических кораблях.

Как спутники и МКС защищаются от опасного мусора

По оценкам экспертов, на орбите Земли находится более 100 миллионов осколков размером в микрометр, около 100 миллионов осколков размером 1 мм или больше, 500 000 объектов размером в 1 см и 23 тысячи обломков размером с бейсбольный мяч. Этот мусор движется со скоростью 25266,7 км/ч или даже быстрее. Поэтому столкновение с ними запросто может нанести действующим спутникам и МКС серьезные повреждения. Это ставит под угрозу безопасность и жизнь астронавтов, находящихся в космосе.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Несмотря на то, что невозможно на 100% защитить космические аппараты, и спутники, и МКС запрограммированы уворачиваться при обнаружении опасности. Так, например, NASA выделяет три уровня угрозы, которые присваиваются в зависимости от размера и скорости космического осколка — это может быть простое маневрирование (если размер мусора более 10 см) или использование специальных защитных экранов (если объекты меньше 1 см). Далее мы подробно расскажем о каждом способе защиты.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Орбитальный маневр

Орбитальное маневрирование — это преднамеренное изменению траектории, чтобы избежать столкновения. Чтобы сделать это, достаточно отключить на спутнике ракетные ускорители, если такие есть. Но если космический мусор угрожает не малогабаритному спутнику, а целой МКС, то ситуация значительно усложняется.

Опасные объекты вокруг МКС четко отслеживаются. Для этого на радарах создается виртуальная сетка размером в 2,5 мили, в середине которой размещена станция. На этой сетке отображаются все космические объекты, которые приближаются к ней, и если специалисты (например, из NASA) понимают, что есть риск столкновения с крупным мусором, запускается орбитальный маневр.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
iStock

В первую очередь рассчитывается вероятность столкновения — если она окажется больше 1/100 000 (>0,00001), то маневр запускается, но только в том случае, если он не ставит под угрозу цели миссии. Если вероятность оказывается больше 1/10 000 (>0,0001), то маневр также запускается, если он не увеличивает угрозу жизни экипажа. В этих случаях активируются двигатели, которые передают МКС кинетическую энергию, чтобы сдвинуть ее с исходной точки. Как только объект пролетает мимо, станцию возвращают на исходную орбиту.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Щит Уиппла

Щит Уиппла, названный в честь своего изобретателя Фреда Уиппла, в буквальном смысле представляет собой щит — защитный экран из нескольких слоев твердого материала, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Он нужен для защиты от космического мусора размером в 1 см или менее. Первый слой представляет собой защитный «бампер», изготовленный из алюминиевого сплава толщиной 0,26 см. Он берет на себя основной удар, поскольку мусор врезается в него на большой скорости и разбивается на еще более мелкие кусочки.

Вторым слоем является сама стенка космического корабля. Она готова выдержать воздействие кусочков мусора, которые рикошетят от первого слоя. Между защитным экраном и стенкой космического корабля есть некоторое пространство, которое составляет 10,2 см.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Щит Уиппла
Щит Уиппла
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

У щита Уиппла есть несколько модификаций: классический, «фаршированный» и сетчатый. В отличие от обычного, у «фаршированного» щита есть дополнительная «начинка» между стенкой корабля и внешним бампером, которая состоит из керамического слоя и полимера. Причем такой полимер должен смягчать удар и быть при этом очень крепким — такими свойствами обладает суперпрочное волокно кевлар, о котором «Популярная Механика» рассказывала здесь. Между слоями также есть небольшое расстояние, равное 5,1 см.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Что касается третьего варианта щита Уиппла, то внешний слой этой конструкции состоит из алюминиевой сетки (очень тонких пересекающихся волокон алюминия), которая поглощает удар и разбивает мусор на более мелкие частицы, которые затем тормозятся о последующие слои.

Кстати, здесь «Популярная Механика» рассказала, какой вариант борьбы с космическим мусором предложила Австралийская компания Neumann Space. Спойлер: они хотят сделать из него топливо.

Загрузка статьи...