Что на самом деле происходит с космическим аппаратом в его огненные последние мгновения? Это ключевой вопрос для миссии Европейского космического агентства (ESA) Draco (Destructive Reentry Assessment Container Object — Контейнер для оценки разрушения при повторном входе).
ESA дало зеленый свет программе, в рамках которой будет создан специальный аппарат для выполнения крайне сложного управляемого входа в атмосферу Земли, напичканный разнообразными датчиками.
Пока корабль Draco будет погружаться во все более плотные слои атмосферы, он соберет данные о том, как материалы реагируют на экстремальные условия и какие загрязняющие вещества попадают в верхние слои стратосферы. Другими словами, это научное «закалывание» атмосферы.
К нулевому мусору
ЕКА активно поддерживает амбициозную инициативу Zero Debris («Ноль мусора»), целью которой является предотвращение образования нового космического мусора за счет снижения риска столкновений аппаратов.
В рамках этой работы ученые ЕКА изучают, что происходит при сгорании спутников. Наука о входе в атмосферу — важнейший элемент так называемых усилий по «проектированию на уничтожение», заявил Хольгер Краг, руководитель программы космической безопасности ЕКА.
«Нам нужно лучше понять, что происходит, когда спутники сгорают в атмосфере, а также проверить наши модели входа в атмосферу, — сказал Краг в заявлении ЕКА, посвященном инициативе Draco. — Именно поэтому уникальные данные, собранные Draco, помогут направить разработку новых технологий для создания к 2030 году спутников, которые будут полностью разрушаться».
Давление и температура
Датчики Draco будут измерять температуры, деформации различных частей самого спутника и регистрировать окружающее давление. Четыре дополнительные камеры будут направлены на аппарат, чтобы зафиксировать процесс разрушения и собрать контекстную информацию.
Запуск спутника Draco запланирован на 2027 год. Ожидается, что его масса составит от 150 до 200 кг. Примерно размером со стиральную машину, Draco целенаправленно устремится к Земле всего через 12 часов после выхода на околоземную орбиту и упадет в безлюдном районе над океаном.
Огненная фурия
Капсула диаметром 40 см, оснащенная 200 датчиками и 4 камерами для записи своего огненного финала, будет безопасно хранить данные на борту. После раскрытия парашюта Draco подключится к геостационарному спутнику для передачи всей собранной информации.
По расчетам планировщиков ЕКА, у аппарата будет около 20 минут на передачу телеметрии до момента приводнения в океане, где миссия Draco завершится.
Если все пройдет успешно, Draco соберет «реальные данные» о том, что происходит с космическим оборудованием, когда оно нагревается, дробится и разбрасывается при входе в атмосферу. Этот процесс сегодня исследователи могут лишь имитировать на Земле в аэродинамических трубах или с помощью компьютерных моделей.
«Понимание того, как различные материалы ведут себя при сгорании, — объясняют в ЕКА, — может помочь инженерам разрабатывать спутники, которые полностью распадаются, не оставляя ничего на орбите или в атмосфере».
Продукты абляции и сложные проблемы
Эксперты по космическому мусору подчеркивают первостепенную важность данных от Draco.
«Неконтролируемые входы в атмосферу создают несколько проблем для общей устойчивости космической деятельности», — сказал Аарон Боли, профессор физики и астрономии Университета Британской Колумбии и соруководитель Института исследований космического пространства (Outer Space Institute).
Они несут риск для людей на земле и пассажиров самолетов, пояснил Боли, и могут дезорганизовать воздушное движение в случае внезапного закрытия воздушного пространства. «Кроме того, они напрямую выбрасывают продукты абляции в верхние слои атмосферы».
Один из подходов к снижению рисков — проектировать аппараты для полного разрушения, но это усугубляет проблему загрязнения атмосферы, отметил Боли. «Более того, модели абляции при входе в атмосферу недостаточно проверены, отчасти из-за ограничений лабораторных испытаний».
Эксперименты, способные отследить процесс разрушения спутника и типы выделяемых продуктов, крайне ценны для решения взаимосвязанных и сложных проблем безопасности и загрязнения, добавил он.
Недостающий элемент пазла
Леонард Шульц, исследователь из Института геофизики и внеземной физики Технического университета Брауншвейга (Германия), также не участвующий в проекте, заявил, что результаты миссии Draco ждут с большим интересом.
«Натурные измерения — это один важный недостающий элемент пазла, необходимый для лучшего понимания разрушительного входа космических аппаратов в атмосферу и его влияния на нее», — сказал он.
Схожей точки зрения придерживается Лучано Ансельмо, исследователь из Лаборатории динамики космических полетов Института информационных наук и технологий Национального исследовательского совета в Пизе (Италия).
Draco будет представлять собой одиночный вход конкретного аппарата с определенной траекторией, массой и конструкцией, сказал Ансельмо. Цель эксперимента — быть максимально репрезентативным, и в случае успеха он позволит собрать множество важных данных.
«Эти данные могут оказаться гораздо более универсально применимыми, чем можно было бы сначала подумать, — сказал Ансельмо, — а также могут выявить что-то неожиданное, стимулируя новые направления исследований».
Поделитесь в вашей соцсети👇
Ваш комментарий