Решат ли бумажные самолетики проблему космического мусора: спорная идея ученых
Космический мусор — огромная проблема. Из-за резкого увеличения числа запусков спутников в последние годы низкая околоземная орбита завалена отработанными корпусами ракет, вышедшими из строя спутниками и мелкими отходами. Помимо риска столкновения обломков с работающими спутниками, которые жизненно важны для навигации, связи и прогнозирования атмосферной и солнечной погоды, крупные обломки могут упасть обратно на Землю.
Космический мусор также может представлять угрозу для окружающей среды. Старые ракеты и спутники сгорают при повторном входе в атмосферу, оставляя за собой химический след, который может повредить озоновый слой. Чем больше мы запускаем ракет, тем грязнее становится область низкой околоземной орбиты и тем серьезнее становятся проблемы.
Космические агентства и частные компании ищут способы убрать мусор, который мы оставляем после себя, но они также изучают, как создавать более экологичные ракеты и спутники, используя органические полимеры вместо металлов. В новом исследовании, опубликованном в Acta Astronautica, ученые обратились к оригами, древнему японскому искусству складывания бумаги, позволяющему найти устойчивую альтернативу.
Бумажные самолетики в космосе
Максимильен Берте и Кодзиро Сузуки из Токийского университета задались вопросом, что произойдет, если с Международной космической станции (МКС) запустить бумажный самолетик на высоте 400 километров при скорости 7800 метров в секунду. Они хотели знать, сколько времени потребуется, чтобы аппарат вернулся в атмосферу Земли, и какой нагрев он может выдержать.
Первоначально бумажный летательный аппарат оставался устойчивым, но через четыре дня, когда он условно оказался на высоте 120 километров над Землей, все приняло другой оборот. Самолет начал стремительно снижаться и выходить из-под контроля. Чрезвычайно низкая инерция вращения бумажного космического самолета и аэродинамический статический запас позволяют ему пассивно поддерживать стабильную ориентацию по направлению потока на протяжении большей части периода вхождения в атмосферу. Ниже высоты 120 км ожидается кувыркающееся движение, сопровождающееся сильным аэродинамическим нагревом, приводящим к сгоранию в атмосфере на высоте около 90–110 км.
Физическая модель
Бертет и Судзуки также построили физическую модель своего самолета из бумаги с алюминиевым оперением. Они поместили его в аэродинамическую трубу Kashiwa с гиперзвуковым двигателем и высокой энтальпией в Токийском университете, чтобы посмотреть, как он будет себя вести в условиях, аналогичных входу в атмосферу. Они подвергли его воздействию скорости 7 Махов в течение семи секунд, в течение которых носовая часть отклонилась назад, а кончики крыльев немного обуглились, но не распались. Однако если бы эксперимент продолжался дольше, самолетик бы сгорел.
Это исследование показывает, как простая идея может вдохновить на более рациональный подход к решению проблемы космического мусора. Авторы исследования предполагают, что сгораемые космические аппараты могут сыграть важную роль в будущих миссиях, таких как сбор данных о Земле, а затем их полное сгорание без оставления вредных материалов. Это небольшой шаг, но он может сделать наши полеты в космос более полезными для окружающей среды и безопасными для нас на земле.
Еще о проблемах космического мусора читайте в материале Hi-Tech Mail.
