Năm 1957, Liên Xô phóng vệ tinh Trái đất nhân tạo đầu tiên lên vũ trụ, từ đó mở ra một kỷ nguyên mới trong lịch sử loài người - kỷ nguyên thám hiểm vũ trụ. Hơn 50 năm qua kể từ đó, con người đã gửi vào không gian rất nhiều vệ tinh, tên lửa, trạm khoa học. Tất cả điều này đã dẫn đến sự ô nhiễm có hệ thống của không gian bên ngoài xung quanh hành tinh của chúng ta. Theo thông tin của NASA, tính đến tháng 7 năm 2011, 16 094 vật thể có nguồn gốc nhân tạo “quay” xung quanh Trái đất, bao gồm 3 vệ tinh 396 đang hoạt động và đã bị lỗi, cũng như 12 698 khối tăng cường, đã trải qua các giai đoạn phóng xe và các mảnh vỡ của chúng. Tài liệu được trình bày cho biết về số lượng vật thể có nguồn gốc nhân tạo trong quỹ đạo trái đất thấp, Nga đứng đầu - 6075 vật thể, trong đó 4667 vật thể là mảnh vỡ vũ trụ, tiếp theo là Hoa Kỳ, Trung Quốc, Pháp, Ấn Độ và Nhật Bản..
Kích thước của các mảnh vỡ trong quỹ đạo Trái đất thấp rất khác nhau, từ các hạt vi hạt đến kích thước của một chiếc xe buýt trường học. Điều tương tự cũng có thể nói đối với khối lượng rác này. Các mảnh vỡ lớn có thể nặng tới 6 tấn, trong khi các hạt nhỏ chỉ nặng vài gam. Tất cả những vật thể này di chuyển trong không gian theo những quỹ đạo khác nhau và với tốc độ khác nhau: từ 10 nghìn km / h đến 25 nghìn km / h. Hơn nữa, trong trường hợp va chạm của các mảnh vụn vũ trụ như vậy với nhau hoặc với bất kỳ vệ tinh nào chuyển động ngược chiều, tốc độ của chúng có thể đạt tới 50 nghìn km / h.
Theo Alexander Bagrov, nhà nghiên cứu cấp cao tại Viện Nghiên cứu Thiên văn của Viện Hàn lâm Khoa học Nga, một tình huống nghịch lý đang xuất hiện ngày nay. Nhân loại càng phóng nhiều phương tiện vào vũ trụ thì càng ít thích hợp để sử dụng. Các tàu vũ trụ hỏng hóc hàng năm với mức độ thường xuyên đáng ghen tị, kết quả là lượng mảnh vỡ trên quỹ đạo Trái đất tăng 4% mỗi năm. Hiện tại, có tới 150 nghìn vật thể khác nhau có kích thước từ 1 đến 10 cm quay trên quỹ đạo trái đất, trong khi các hạt có kích thước đường kính dưới 1 cm chỉ đơn giản là hàng triệu. Đồng thời, nếu ở quỹ đạo thấp lên đến 400 km, các mảnh vỡ không gian bị làm chậm lại bởi các lớp trên của khí quyển hành tinh và sau một thời gian nhất định rơi xuống Trái đất, thì nó có thể ở trong quỹ đạo địa tĩnh trong một khoảng thời gian dài vô hạn thời gian.
Tên lửa đẩy, được sử dụng để phóng vệ tinh lên quỹ đạo Trái đất, góp phần làm gia tăng các mảnh vỡ không gian. Khoảng 5-10% nhiên liệu còn lại trong bình chứa của chúng, rất dễ bay hơi và dễ biến thành hơi nước, thường dẫn đến những vụ nổ khá mạnh. Sau một số năm trong không gian, các giai đoạn tên lửa phục vụ thời gian của chúng phát nổ thành nhiều mảnh, rải rác xung quanh chúng một loại "mảnh đạn" của các mảnh vỡ nhỏ. Trong vài năm qua, khoảng 182 vụ nổ như vậy đã được ghi nhận trong không gian gần Trái đất. Vì vậy, chỉ một vụ nổ ở một giai đoạn của tên lửa Ấn Độ đã gây ra sự hình thành của 300 mảnh vỡ lớn cùng một lúc, cũng như vô số các vật thể không gian nhỏ hơn, nhưng không kém phần nguy hiểm. Ngày nay, thế giới đã có những nạn nhân đầu tiên của các mảnh vỡ không gian.
Vì vậy, vào tháng 7 năm 1996 ở độ cao khoảng 660 km. vệ tinh của Pháp đã va chạm với một mảnh vỡ ở giai đoạn 3 của phương tiện phóng Arian của Pháp, đã được phóng lên vũ trụ trước đó nhiều. Tốc độ tương đối tại thời điểm va chạm là khoảng 15 km / s hoặc 50 nghìn km / h. Không cần phải nói, các chuyên gia Pháp, những người đã bỏ lỡ việc tiếp cận vật thể lớn của chính họ, đã cắn cùi chỏ trong một thời gian dài sau câu chuyện này. Vụ việc này không biến thành một vụ bê bối quốc tế lớn, vì cả hai vật thể va chạm trong không gian đều có nguồn gốc từ Pháp.
Đó là lý do tại sao vấn đề với các mảnh vỡ không gian ngày nay không cần phải phóng đại thêm. Bạn chỉ cần ghi nhớ một thực tế rằng với tốc độ hiện tại, trong tương lai gần, một phần đáng kể của quỹ đạo trái đất sẽ không phải là nơi an toàn nhất cho tàu vũ trụ. Nhận ra điều này, nhà nghiên cứu Jonathan Missel, hiện đang làm việc tại Đại học Nông nghiệp Texas, tin rằng tất cả các phương pháp dọn dẹp rác không gian hiện có đều có ít nhất một trong hai căn bệnh phổ biến. Chúng hoặc liên quan đến việc thực hiện các nhiệm vụ "Một mảnh vụn vũ trụ - một người nhặt rác" (rất đắt tiền), hoặc chúng ngụ ý việc tạo ra công nghệ, sẽ mất hơn một thập kỷ để tinh chỉnh. Trong khi đó, số nạn nhân của các mảnh vỡ vũ trụ chỉ ngày càng tăng.
Nhận ra điều này, Jonathan Missel đề xuất nâng cấp khái niệm One Piece of Space Junk - One Scavenger để có thể tái sử dụng. Tàu quét không gian TAMU với vệ tinh Sling-Sat mà ông và các đồng nghiệp đã phát triển, được trang bị "cánh tay" có thể tùy chỉnh đặc biệt. Một vệ tinh như vậy, sau khi tiếp cận các mảnh vỡ không gian, chụp nó bằng một bộ điều khiển đặc biệt. Đồng thời, do các vectơ chuyển động khác nhau, Sling-Sat bắt đầu quay, nhưng nhờ độ nghiêng có thể điều chỉnh và độ dài của "cánh tay", động tác này hoàn toàn được kiểm soát, cho phép, xoay như một quả bóng đá, có ý nghĩa thay đổi quỹ đạo của chính nó, gửi một "vệ tinh sling" tới các mảnh vỡ không gian tiếp theo.
Tại thời điểm khi vệ tinh đang trên quỹ đạo hướng tới vật thể không gian thứ hai, phần tử thứ nhất của mảnh vỡ không gian được nó giải phóng trong quá trình quay. Hơn nữa, điều này sẽ xảy ra ở một góc độ mà một mẫu mảnh vỡ không gian được đảm bảo sẽ đâm vào bầu khí quyển của hành tinh chúng ta, bốc cháy trong đó. Sau khi tiếp cận đối tượng thứ hai của mảnh vỡ không gian, vệ tinh này sẽ lặp lại hoạt động đã thực hiện và sẽ làm như vậy mọi lúc, đồng thời nhận thêm động năng từ các mảnh vỡ không gian và đồng thời, đưa nó trở lại Trái đất đến hành tinh đã cho vươn lên với nó.
Điều đáng chú ý là khái niệm này phần nào gợi nhớ đến phương pháp của những vận động viên nhảy xa Hy Lạp cổ đại, những người đã làm điều này với việc thả quả tạ xuống (để tăng thêm gia tốc). Đúng vậy, trong trường hợp cụ thể này, các vật thể mảnh vỡ không gian sẽ phải bị bắt và ném khi đang bay, liệu TAMU Space Sweeper có đối phó được với điều này hay không là một câu hỏi bỏ ngỏ.
TAMU Space Sweeper
Mô phỏng máy tính được thực hiện cho thấy rằng sơ đồ đề xuất có hiệu suất nhiên liệu lý thuyết cao. Và điều này có thể hiểu được: trong trường hợp của một "vệ tinh treo", năng lượng được cho là được lấy từ các mảnh vệ tinh và tên lửa đã được tăng tốc tới tốc độ vũ trụ thứ nhất, chứ không phải từ nhiên liệu sẽ phải được chuyển đến rác của chúng ta. bộ sưu tập từ Trái đất.
Tất nhiên, khái niệm mà Missel trình bày có một số điểm nghẽn. Điều đáng chú ý là không có mảnh vụn không gian nào, tự nhiên, phù hợp với một cái bẫy thao túng và quan trọng nhất là cho gia tốc cao trong quá trình quay cường độ cao. Trong trường hợp mảnh quá lớn và nặng, năng lượng của nó trong quá trình quay có thể đủ để phá hủy bản thân cũng như người chế tác. Đồng thời, việc tạo ra một số lượng lớn các vật thể khác thay vì một vật thể là mảnh vỡ không gian khó có thể dẫn đến cải thiện tình hình trong không gian ở quỹ đạo thấp của Trái đất. Đồng thời, tất nhiên, ý tưởng được coi là thú vị, và trong trường hợp thực hiện đầy đủ kỹ thuật - có hiệu quả.
