1957 startete die Sowjetunion den ersten künstlichen Erdsatelliten ins All und eröffnete damit eine neue Ära in der Geschichte der Menschheit – die Ära der Weltraumforschung. In den letzten 50 Jahren hat der Mensch seitdem eine Vielzahl von Satelliten, Raketen und wissenschaftlichen Stationen ins All geschickt. All dies führte zur systematischen Verschmutzung des Weltraums rund um unseren Planeten. Nach Angaben der NASA „kreisten“im Juli 2011 16 094 Objekte künstlichen Ursprungs um die Erde, darunter 3 396 funktionierende und bereits ausgefallene Satelliten sowie 12 698 Booster-Blöcke, verbrauchte Stufen von Trägerraketen und deren Trümmer. In dem vorgelegten Dokument heißt es, dass Russland bei der Anzahl der Objekte künstlichen Ursprungs im erdnahen Orbit an erster Stelle steht – 6075 Objekte, davon 4667 Weltraumschrott, gefolgt von den USA, China, Frankreich, Indien und Japan.
Die Größe der Trümmer, die sich in einer erdnahen Umlaufbahn befinden, variiert ziemlich stark, von Mikropartikeln bis hin zu der Größe eines Schulbusses. Das gleiche gilt für die Masse dieses Mülls. Große Bruchstücke können bis zu 6 Tonnen wiegen, während kleine Partikel nur wenige Gramm wiegen. Alle diese Objekte bewegen sich im Weltraum auf verschiedenen Umlaufbahnen und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten: von 10.000 km / h bis 25.000 km / h. Darüber hinaus kann im Falle einer Kollision solcher Weltraumschrottstücke miteinander oder mit einem sich in entgegengesetzte Richtungen bewegenden Satelliten ihre Geschwindigkeit 50.000 km / h erreichen.
Laut Alexander Bagrov, Senior Researcher am Forschungsinstitut für Astronomie der Russischen Akademie der Wissenschaften, zeichnet sich heute eine paradoxe Situation ab. Je mehr Fahrzeuge die Menschheit ins All bringt, desto weniger tauglich wird es. Raumfahrzeuge fallen jedes Jahr mit beneidenswerter Regelmäßigkeit aus, was dazu führt, dass die Menge an Trümmern in der Erdumlaufbahn jährlich um 4% zunimmt. Derzeit rotieren bis zu 150.000 verschiedene Objekte mit Größen von 1 bis 10 cm in der Erdumlaufbahn, während Partikel mit einer Größe von weniger als 1 cm Durchmesser einfach Millionen sind. Wenn gleichzeitig in niedrigen Umlaufbahnen bis zu 400 km Weltraumschrott von den oberen Schichten der Atmosphäre des Planeten abgebremst wird und nach einer gewissen Zeit auf die Erde fällt, kann er sich unendlich lange in geostationären Umlaufbahnen befinden Zeit.
Raketenbooster, mit denen Satelliten in die Erdumlaufbahn geschossen werden, tragen zur Zunahme des Weltraummülls bei. Etwa 5-10% des Kraftstoffs verbleiben in ihren Tanks, der sehr flüchtig ist und sich leicht in Dampf verwandelt, was oft zu ziemlich starken Explosionen führt. Nach einigen Jahren im Weltraum explodieren die Raketenstufen, die ihre Zeit verbracht haben, in Stücke und streuen eine Art "Schrapnell" aus kleinen Fragmenten um sich herum. In den letzten Jahren wurden etwa 182 solcher Explosionen im erdnahen Weltraum registriert. So verursachte nur eine Explosion einer Stufe einer indischen Rakete die Bildung von 300 großen Trümmern auf einmal sowie unzähligen kleineren, aber nicht minder gefährlichen Weltraumobjekten. Heute hat die Welt bereits die ersten Opfer von Weltraummüll.
Also im Juli 1996 auf einer Höhe von etwa 660 km. der französische Satellit kollidierte mit einem Fragment der 3. Stufe der französischen Trägerrakete Arian, die viel früher ins All geschossen wurde. Die relative Geschwindigkeit zum Zeitpunkt der Kollision betrug etwa 15 km / s oder 50.000 km / h. Unnötig zu erwähnen, dass sich die französischen Experten, die die Annäherung ihres eigenen großen Objekts verpasst haben, nach dieser Geschichte lange in die Ellbogen beißen. Dieser Vorfall wurde nicht zu einem großen internationalen Skandal, da beide im Weltraum kollidierenden Objekte französischen Ursprungs waren.
Deshalb bedarf das Problem des Weltraummülls heute keiner weiteren Übertreibung. Sie müssen nur bedenken, dass beim gegenwärtigen Tempo in naher Zukunft ein erheblicher Teil der Erdumlaufbahn nicht der sicherste Ort für Raumfahrzeuge sein wird. Vor diesem Hintergrund glaubt der Forscher Jonathan Missel von der Texas Agricultural University, dass alle existierenden Methoden zur Beseitigung von Weltraumschrott mindestens eine von zwei häufigen Krankheiten aufweisen. Sie beinhalten entweder die Durchführung von Missionen "Ein Stück Weltraummüll - ein Aasfresser" (was sehr teuer ist) oder sie implizieren die Entwicklung von Technologien, deren Feinabstimmung mehr als ein Jahrzehnt dauern wird. Unterdessen wächst die Zahl der Opfer von Weltraummüll.
Jonathan Missel hat dies erkannt und schlägt vor, das Konzept von One Piece of Space Junk - One Scavenger auf wiederverwendbar zu aktualisieren. Der von ihm und seinen Kollegen entwickelte TAMU Space Sweeper mit dem Sling-Sat-Satelliten ist mit speziell anpassbaren „Armen“ausgestattet. Ein solcher Satellit fängt ihn nach seiner Annäherung an Weltraumschrott mit einem speziellen Manipulator ein. Gleichzeitig beginnt sich der Sling-Sat aufgrund unterschiedlicher Bewegungsvektoren zu drehen, aber dank der einstellbaren Neigung und der Länge der "Arme" wird dieses Manöver vollständig kontrolliert, was es ermöglicht, sich wie ein Fußball sinnvoll zu drehen ändert seine eigene Flugbahn und schickt einen "Schlingensatelliten" in Richtung der nächsten Stücke Weltraumschrott.
In dem Moment, in dem sich der Satellit auf der Flugbahn zum zweiten Weltraumobjekt befindet, wird von ihm während der Rotation das erste Element des Weltraummülls freigesetzt. Darüber hinaus geschieht dies in einem solchen Winkel, dass garantiert eine Probe von Weltraummüll in die Atmosphäre unseres Planeten stürzt und darin verbrennt. Nachdem er das zweite Objekt aus Weltraumschrott erreicht hat, wiederholt dieser Satellit die durchgeführte Operation und wird dies jedes Mal tun, während er eine zusätzliche Ladung kinetischer Energie von Weltraumschrott erhält und sie gleichzeitig zur Erde zurücksendet zu dem Planeten, der ihn gegeben hat steigen dazu auf.
Es ist erwähnenswert, dass dieses Konzept etwas an die Methode der antiken griechischen Weitspringer erinnert, die dies mit fallenden Hanteln (für zusätzliche Beschleunigung) taten. In diesem speziellen Fall müssen zwar Weltraumschrottobjekte gefangen und im Fluge geworfen werden, ob TAMU Space Sweeper damit fertig wird, ist eine offene Frage.
TAMU Weltraumfeger
Die durchgeführte Computersimulation zeigt, dass das vorgeschlagene Schema eine hohe theoretische Kraftstoffeffizienz aufweist. Und das ist verständlich: Bei einem "Schlingensatelliten" soll die Energie aus bereits auf die 1. Sammler von der Erde.
Natürlich weist das von Missel vorgestellte Konzept einige Engpässe auf. Es ist erwähnenswert, dass natürlich keines der Weltraumschrottstücke für eine Manipulatorfalle und vor allem für hohe Beschleunigungen bei intensiver Rotation geeignet ist. Für den Fall, dass das Teil zu groß und schwer ist, kann seine Energie während der Rotation ausreichen, um sich selbst sowie den Manipulator zu zerstören. Gleichzeitig ist es unwahrscheinlich, dass die Schaffung einer großen Anzahl anderer anstelle eines Weltraumschrottobjekts zu einer Verbesserung der Situation im Weltraum in niedrigen Erdumlaufbahnen führt. Gleichzeitig wird die Idee natürlich als interessant und bei entsprechender technischer Umsetzung auch als effektiv angesehen.
