Vučni zraci inspirisani naučnom fantastikom mogli bi rešiti problem svemirskog otpada

Foto: Shutterstock / Frame Stock Footage

U naučnofantastičnim filmovima, ništa ne diže tenziju kao kad je svemirski brod dobrih momaka uhvaćen nevidljivim zrakom kojim ga loši momci polako privlače. Međutim, ono što je nekad bilo samo glavni naučnofantastični motiv moglo bi uskoro postati stvarnost.

Naučnici razvijaju stvarni vučni zrak, nazvan "elektrostatički traktor". Međutim, ovaj vučni zrak ne bi usisavao bespomoćne svemirske brodove. Umesto toga bi putem elektrostatičkog privlačenja bezbedno odgurivao opasni svemirski otpad iz Zemljine orbite, piše Space.

Preporučujemo

Ulog je visok: s obzirom na veliki rast komercijalne svemirske industrije, predviđa se veliko povećanje broja satelita u Zemljinoj orbiti.

To mnoštvo novih satelita će na kraju postati neupotrebljivo i pretvoriti prostor oko Zemlje u ogromnu deponiju debrija koji bi mogao udarati u funkcionalne letelice, padati na Zemlju, zagađivati našu atmosferu metalima i ometati naše posmatranje kosmosa. Takođe, ako ne bude pod kontrolom, sve veći problem svemirskog otpada mogao bi sputavati rastuću industriju svemirskog istraživanja, upozoravaju stručnjaci.

Elektrostatički vučni zrak mogao bi olakšati problem uklanjajući bezbedno mrtve satelite daleko od Zemljine orbite, gde bi bezopasno plutali zauvek.

Iako vučni zrak ne bi potpuno rešio problem svemirskog otpada, taj koncept ima nekoliko prednosti u odnosu na druge predložene metode uklanjanja svemirskog debrija.

Prototip bi mogao koštati milione, a funkcionalna, potpuno razvijena verzija još više. Međutim, ako bi finansijske prepreke bile prevaziđene, vučni zrak bi mogao biti operativan u roku od deset godina, kažu kreatori sa Univerziteta Kolorado u Bolderu. Nauka postoji, ali ne i finansije.

Izbegavanje katastrofe

Vučni zraci prikazani u „Ratovima zvezda“ ili „Zvezdanim stazama“ usisavaju svemirsku letelicu putem veštačke gravitacije ili nekog nejasnog „energetskog polja“. Takva tehnologija je verovatno nešto što ljudi nikad neće dostići. Međutim, taj koncept je inspirisao profesora aerokosmičkog inženjeringa Hanspetera Šauba da osmisli realističniju verziju.

On je dobio ideju nakon prvog velikog sudara satelita 2009. godine, kad je aktivni komunikacioni satelit „Iridijum 33“ udario u neaktivnu rusku vojnu letelicu „Kosmos 2251“, razbacujući više od 1.800 komada debrija u Zemljinu orbitu.

Šaub je želeo da spreči takve incidente. Shvatio je da možete pomeriti letelicu iz opasne pozicije koristeći privlačenje između pozitivno i negativno naelektrisanih objekata kako bi ostali „spojeni“.

Tokom naredne decenije, Šaub i saradnici su razrađivali tu ideju. Sad se nadaju da bi to jednog dana moglo biti upotrebljeno za uklanjanje mrtvih satelita iz geostacionarne orbite (GEO) – orbite oko Zemljinog ekvatora gde je brzina nekog objekta jednaka rotaciji planete, tako da se čini da je taj objekat fiksiran na mestu iznad neke tačke na Zemlji. To bi onda oslobodilo prostor za druge objekte u GEO, što se smatra „prvoklasnom nekretninom“ za satelite.

Kako to radi?

Elektrostatički traktor bi koristio pomoćnu letelicu opremljenu elektronskim topom koji bi ispaljivao negativno naelektrisane elektrone na mrtvi satelit. Ti elektroni bi dali ciljanom objektu negativno naelektrisanje, dok bi pomoćna letelica ostala sa pozitivnim naelektrisanjem. Elektrostatičko privlačenje držalo bi ih povezanim iako se između nalazi 20-30 metara praznog prostora.

Nakon što su pomoćna letelica i meta „vezani“, pomoćna letelica bi mogla da izvuče metu iz orbite bez kontakta. U idealnom slučaju, nefunkcionalni satelit bio bi odvučen u „pogrebnu orbitu“ udaljeniju od Zemlje, gde bi mogao bezbedno plutati zauvek.

Elektrostatičko privlačenje između dve svemirske letelice bilo bi krajnje slabo zbog ograničenja tehnologije elektronskog topa i rastojanja na kojem bi dva objekta morala da budu radi sprečavanja sudara. Tako da bi pomoćna letelica morala da se kreće vrlo sporo i možda bi trebalo više od mesec dana da se potpuno pomeri jedan satelit iz GEO.

To se mnogo razlikuje od filmskih vučnih zrakova, koji su neizbežni i brzo privlače svoj plen. Ovo je glavna razlika između naučne fantastike i stvarnosti.

Prednosti i ograničenja

Elektrostatični traktor bi imao jednu veliku prednost naspram drugih predloženih metoda za uklanjanje svemirskog otpada, kao što su harpuni, ogromne mreže i sistemi fizičkog povezivanja – bio bi potpuno beskontaktan.

Imate velike, mrtve svemirske letelice koje su velike kao školski autobus i koje se okreću vrlo brzo, i ako ispalite harpun, upotrebite ogromnu mrežu ili pokušate da se spojite s njima – fizički kontakt može oštetiti letelicu i samo činite problem svemirskog otpada još većim.

Naučnici su predložili druge beskontaktne metode, kao što su jaki magneti, ali ogromni magneti su i skupi za proizvodnju i verovatno bio ometali kontrolne funkcije.

Glavno ograničenje elektrostatičnog traktora je sporost. Više od 550 satelita trenutno kruži oko Zemlje u GEO, a očekuje se da taj broj oštro raste u sledećim decenijama.

Ako bi se sateliti pomerali jedan po jedan, onda jedan elektrostatički traktor ne bi držao korak sa brojem satelita koji ispadaju iz stroja. Još jedno ograničenje predstavlja previše sporo delovanje da bi bilo praktično u uklanjanju manjih komada otpada, tako da se GEO ne može potpuno osloboditi debrija.

Cena je još jedna velika prepreka. Elektrostatički traktor bi verovatno koštao desetine miliona dolara. Međutim, nakon što pomoćna letelica bude u svemiru, bilo bi relativno ekonomično upravljati njome.

Sledeći koraci

Istraživači trenutno izvode niz eksperimenata kako bi simulirali efekte elektrostatičkog traktora u manjim razmerama. Kad budu spremni, konačna i najteža prepreka biće obezbeđivanje finansija za prvu misiju.

Najveći deo troškova misije dolazio bi od izgradnje i lansiranja pomoćne letelice. Međutim, istraživači bi najviše voleli da se lansiraju dva satelita za prve testove – pomoćna letelica i meta kojom mogu manevrisati, što bi im omogućilo veću kontrolu nad eksperimentima, ali takođe udvostručilo troškove.

Ako bi nekako obezbedili finansiranje, prototip vučnog zraka mogao bi biti operativan za oko 10 godina.

Da li je izvodljivo?

Iako vučni zraci možda zvuče kao puko maštanje, eskperti su optimistični. Ova tehnologija je još u početnoj fazi. Uklanjanje svemirskog otpada bez kontakta bi takođe bilo mnogo bezbednije nego bilo koja trenutna alternativa.

Elektrostatični traktor bi trebalo da može da proizvede sile neophodne za pomeranje nekog neaktivnog satelita i ima veliki potencijal za praktično delovanje.

Naučnici bi trebalo da nastave istraživanje drugih mogućih rešenja. Čak i ako tim iz Boldera ne napravi „konačni proizvod“ za uklanjanje nefunkcionalnih satelita, njihovo istraživanje će biti od koristi za druge naučnike.

Ako budu uspešni, to ne bi bio prvi put da su naučnici pretvorili fikciju u stvarnost. Ono što je danas naučna fantastika može sutra postati realnost.

(Telegraf Nauka/Space)