Как ветром сдует: самарские учёные нашли способ, как очистить космос

Специалисты Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королёва разработали новый метод борьбы с космическим мусором. Он основан на математическом моделировании процесса «сдувания» обломков с орбиты при помощи ионного пучка. Результаты опубликованы в журнале Vestnik St. Petersburg University, Mathematics.

По словам исследователей, даже крошечные частицы мусора способны представлять опасность для спутников и Международной космической станции. Более крупные объекты — обломки ракет или старые спутники — могут привести к катастрофическим повреждениям. Сегодня на околоземной орбите находятся десятки тысяч единиц мусора, и их количество продолжает расти.

Новая технология предполагает использование космического аппарата-«уборщика», который направляет ионный поток на объект мусора. Частицы струи врезаются в поверхность обломка, создавая малую силу. Этой силы достаточно, чтобы постепенно изменить траекторию объекта и вывести его с орбиты. «Фактически мы обдуваем мусор факелом электрореактивного двигателя, и он тормозится, сходя с орбиты», — пояснил доцент кафедры теоретической механики Самарского университета Александр Ледков.

Главная сложность метода заключается в том, что создаваемая сила чрезвычайно мала — всего сотые доли ньютона. Процесс удаления мусора может занимать месяцы, что требует сложных и длительных вычислений. Чтобы сократить нагрузку, учёные разработали упрощённую математическую модель. Она основана на уравнениях Гаусса и методе усреднения Волосова и позволяет рассчитывать траектории мусора быстрее и без потери точности. Особенно заметен эффект при анализе вращающихся объектов, где стандартные методы требуют огромных ресурсов.

Космический мусор — одна из самых серьёзных угроз для освоения космоса. С каждым годом риск столкновения действующих спутников с обломками возрастает. Решение этой проблемы критично для безопасности космических полётов, устойчивой работы навигационных и телекоммуникационных систем, от которых зависит современная жизнь.