100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Открыт новый метод управления космическим мусором с помощью магнитов

Исследователи обнаружили способ манипулирования орбитальным мусором с помощью вращающихся магнитов

Космос превратился в помойку. По данным НАСА, существует более 27000 кусков космического мусора, превышающего размер софтбола, вращающегося в настоящее время вокруг Земли, и они движутся со скоростью до 17 500 миль в час, что достаточно для того, чтобы небольшой кусок мог повредить спутник или космический корабль, например, межгалактическое пушечное ядро.

Компьютерное изображение, показывающее расположение, но не относительные размеры космического мусора, видимого с высокой околоземной орбиты.

Компьютерное изображение, показывающее расположение, но не относительные размеры космического мусора, видимого с высокой околоземной орбиты.

Следовательно, очистка этого космического мусора будет важной задачей, если агентства хотят запускать на орбиту больше ракет и спутников. Профессор машиностроения Университета штата Юта Джейк Дж. Эбботт возглавляет группу исследователей, которые открыли метод управления орбитальным мусором с помощью вращающихся магнитов. С помощью этой технологии роботы смогут в один прекрасный день осторожно перемещать металлолом на разрушающуюся орбиту или дальше в космос, фактически не касаясь его, или они могут ремонтировать неисправные объекты, чтобы продлить свою жизнь.

Их исследования подробно описаны в статье «Ловкие магнитные манипуляции с проводящими немагнитными объектами», опубликованной в этом месяце в научном журнале. Природа. В числе соавторов аспиранты Университета Лан Фам, Гриффин Табор и Ашкан Пурканд, бывший аспирант Джейкоб Л.Б. Аман и доцент Университета компьютерных наук Такер Херманс.

Концепция предполагает перемещение металлических немагниченных объектов в космосе с помощью вращающихся магнитов. Когда металлический мусор подвергается воздействию изменяющегося магнитного поля, электроны циркулируют в металле в виде круговых петель, «как когда вы кружите чашку кофе, и она крутится и кружится», — говорит Эбботт.

Этот процесс превращает обломки в, по сути, электромагнит, который создает крутящий момент и силу, что позволяет вам контролировать, куда идет мусор, не хватаясь за него физически.

Хотя идея использования таких магнитных токов для управления объектами в космосе не нова, Эбботт и его команда обнаружили, что скоординированное использование нескольких источников магнитного поля позволяет им перемещать объекты на шесть градусов. включая их вращение. Раньше было известно только, как двигать их на одну степень движения, например, просто толкать их.

«Мы хотели манипулировать этим предметом, а не просто толкать его, но фактически манипулировать им, как вы делаете на Земле», — говорит он. «Такой формы ловких манипуляций раньше не применяли».

Обладая этим новым знанием, ученые, например, могли остановить резкое вращение поврежденного спутника, чтобы отремонтировать его, что раньше было невозможно.

«Вы должны взять этот сумасшедший объект, плавающий в космосе, и привести его в положение, в котором им можно будет управлять с помощью руки робота», — говорит Эбботт. «Но если он выйдет из-под контроля, вы можете сломать руку робота, сделав это, что приведет к появлению большего количества мусора».

Этот метод также позволяет ученым манипулировать особо хрупкими объектами. В то время как рука робота может повредить объект, потому что его коготь прикладывает силу к одной его части, эти магниты будут прикладывать более мягкую силу ко всему объекту, поэтому ни одна секция не пострадает.

Читайте так же:
Почему на Пасху красят яйца? Версии, описание, видео

Чтобы проверить свое исследование, команда использовала серию магнитов, чтобы переместить медный шар на пластиковом плоту в резервуаре с водой (лучший способ имитировать медленно движущиеся объекты в условиях микрогравитации). Магниты перемещали сферу не только по квадрату, но и вращали шар.

Эбботт говорит, что этот недавно открытый процесс может быть использован с вращающимся магнитом на руке робота, стационарным магнитом, который создает вращающиеся магнитные поля, или вращающимся сверхпроводящим электромагнитом, подобным тем, которые используются в сканерах МРТ.

Эбботт считает, что этот принцип манипулирования немагнитными металлическими объектами с помощью магнитов может найти применение не только для очистки космического мусора.

«Я начинаю понимать, какие есть потенциальные приложения, — говорит он. «У нас есть новый способ приложения силы к объекту для точного выравнивания, не касаясь его».

Но пока эту идею можно немедленно применить, чтобы решить проблему космического мусора на орбите Земли.

«НАСА отслеживает тысячи космических обломков так же, как авиадиспетчеры отслеживают самолеты. Вы должны знать, где они находятся, потому что вы можете случайно врезаться в них », — говорит Эбботт. «Правительство США и правительства всего мира знают об этой проблеме, потому что с каждым днем ​​накапливается все больше и больше этого материала».

Космический «дворник» уберет мусор. магнитом наш обзор

Как уже сообщал haqqin.az, вокруг Земли вот уже много лет вращается огромное количество мусора. Рукотворная космическая свалка — это угроза космическим кораблям, находящейся на орбите Международной космической станции, спутникам. Отходы космического производства, заполняющие пространство вокруг нашей планеты, стали серьезной проблемой, над решением которой работают ученые и специалисты. И вот фирма Astroscale решила научиться убирать этот мусор с помощью… магнита.

Известно, что большую часть обломков, вращающихся на орбите, составляют металлические фрагменты ступеней ракет-носителей, неработающие спутники. Общее количество такого металлолома составляет, по расчетам, около 9 тысяч тонн.

Чтобы избежать столкновения с массивными кусками железа, пилотам космических кораблей необходимо уклоняться от нежеланной встречи, совершать незапланированные маневры на орбите. А это осложняет выполнение основных задач, требует дополнительных затрат горючего. В Сети уже есть фото наружных частей МКС, где ясно видны следы ударов по солнечным батареям, по корпусу станции.

Чтобы обезопасить дальнейшие космические миссии, фирма Astroscale предлагает для сбора мусора использовать магнит.

Сегодня, в понедельник, 22 марта с космодрома Байконур стартовала ракета «Союз-2», которая выведет на орбиту 175-килограммовый сервис-спутник. Основной объект имеет функции космического корабля: на нем есть несколько ракетных двигателей, которые должны обеспечить возможности разновекторного маневрирования на орбите Земли. С ним же состыкован и 17-килограммовый спутник-клиент с магнитной плитой.

Цель миссии ELSA-d (End-of-Life Services by Astroscale) — тестирование технологии фирмы Astroscale, которая сможет помочь убирать космический мусор с орбиты и направлять его на Землю. В ходе такого схода с орбиты опасные фрагменты будут сгорать в плотных слоях атмосферы.

Проверка новой уникальной технологии должна завершиться в космосе осенью нынешнего года. Если все пройдет успешно, то в дальнейшем размещение магнитных плит на спутниках будет повсеместным. Это стало бы надежным способом «схватить» неработающий спутник и безопасно утилизировать такой мусорный объект.

Читайте так же:
В Германии запрещены забавные имена: описываем по пунктам

«Это хороший момент для того, чтобы начать серьезно воспринимать проблему космического мусора, инициировать программу его сбора и подготавливать спутники для будущей их утилизации после окончания функционирования», — сказал Джон Оборн, директор Astroscale UK, которого процитировал CNN.

В космическом пространстве находится около 8 тысяч тонн космических отбросов. Но это не только крупные части от ракет и спутники, вышедшие из строя. Около полумиллиона фрагментов блуждающего мусора куда меньше — размер их достигает всего лишь 10 сантиметров.

Компания Astroscale – первая в мире, которая занимается проблемой очищения ближайшего космоса от мусора ради развития космических исследования на благо будущих поколений. Штаб-квартира, а также центр исследований и развития ее находится в столице Японии — Токио.

Американский инженер придумал, как с помощью вращающихся магнитов избавиться от космического мусора

Американский инженер придумал, как с помощью вращающихся магнитов избавиться от космического мусораФото: Соцсети

Профессор кафедры машиностроения Университета штата Юта Джейк Дж. Эбботт предложил очистить орбиту Земли от мусора с помощью вращающихся магнитов. С помощью этой технологии роботы смогут осторожно перемещать металлолом на специальную орбиту или дальше в космос, фактически не прикасаясь к мусору. Об этом сообщает ТК «Город будущего», подробнее об этом говорится в статье Nature.

Концепция предполагает перемещение металлических не намагниченных объектов в космосе с помощью вращающихся вокруг них магнитов. Когда металлический мусор подвергается воздействию изменяющегося магнитного поля, электроны циркулируют в металле в виде круговых петель. «Так же, когда кто-то вращает чашку кофе, ее содержимое тоже вращается», — предлагает аналогию Джейк Дж. Эбботт.

Этот процесс превращает обломки в электромагнит, который, в свою очередь, создает крутящий момент и силу, что позволяет контролировать направление движения мусора по орбите.

Это явление ранее использовалось для создания сопротивления для уменьшения движения объектов, проходящих через статическое поле, но не использовалось для выполнения манипуляций с проводящими объектами.

Добавьте АН в свои источники, чтобы не пропустить важные события — Яндекс Новости

Обязательная вакцинация в России останется добровольной. Резонансные новости недели

Зарыбление сазаном реки Икорец стало частью программы экологической реабилитации

Американский инженер придумал, как с помощью вращающихся магнитов избавиться от космического мусора

Ученые из Великобритании считают, что число самоубийств растет из-за изменений климата

Лекарство от COVID-19 существует, и было создано российским ученым в 2016 году?

Предприниматель Дмитрий Давыдов предложил меры по борьбе с автомобильными пробками

В нескольких тюрьмах Таиланда заключенным разрешат заводить собак

Ветеран спецслужб РФ Николай Романов: Официальных данных о смерти Сергея Скрипаля пока не поступало

Нашелся «способ» бороться с «байрактарами» на Донбассе

Джефф Безос заявил, что в будущем на Земле будет жить ограниченное число людей

Китай объявил себя «приарктической державой» и становится конкурентом России

Антарктический пингвин приплыл в теплые воды Новой Зеландии

Станьте членом КЛАНА и каждый вторник вы будете получать свежий номер «Аргументы Недели», со скидкой более чем 70%, вместе с эксклюзивными материалами, не вошедшими в полосы газеты. Получите премиум доступ к библиотеке интереснейших и популярных книг, а также архиву более чем 700 вышедших номеров БЕСПЛАТНО. В дополнение у вас появится возможность целый год пользоваться бесплатными юридическими консультациями наших экспертов.

Читайте так же:
Почему мошки часто летают роем?

    Введите свой электронный адрес, после чего выберите любой удобный способ оплаты годовой подписки

Свалка на орбите: космический мусор угрожает отбросить человечество в развитии на десятилетия назад

Свалка на орбите: космический мусор угрожает отбросить человечество в развитии на десятилетия назад

В любой момент образовавшиеся отходы могут вывести из строя спутники, пилотируемые корабли и международную космическую станцию.

По расчетам ученых, сейчас в космосе на околоземной орбите находится огромное количество мусора: почти 34 тыс. частиц размером более 10 см, и около 1,25 млрд — размером от миллиметра до 10 сантиметров. Все, что меньше, практически, невозможно подсчитать. Некоторые эксперты говорят о триллионах таких частиц.

Все эти мусорные частицы на орбите – отходы космической деятельности человечества. Вторая и третья ступени ракет, разгонные блоки, отработавшие спутники, а также — их фрагменты после взрыва или столкновений. Например, обломки китайского погодного спутника FY-1C, уничтоженного ракетой в ходе испытаний «космического оружия». Части российского спутника связи «Космос-2251» и американского зонда Iridium-33, столкнувшихся в феврале 2009 года и породивших тысячи мелких обломков.

Мусор на орбите. Модель космического агентства НАСА.

Среди «мирного» мусора летает и несколько бомб замедленного действия. Это старые спутники, на борту которых осталось топливо и отработанные аккумуляторы. Они могут взрываться под воздействием извне, и повреждать работающие спутники даже на расстоянии.

При выходе в открытый космос космонавт рискует оказаться на пути даже мельчайших частиц мусора.

Положение 18 тысяч рукотворных объектов на орбите Земли известно ведущим космическим агентствам мира. Но пока скрытых частиц космического мусора на порядок больше.

Главная опасность отходов — столкновение с ними. Из-за больших скоростей опасность представляют даже частицы менее 1 см, они могут пробить противометеоритную защиту орбитальной станции. При столкновении с объектом более 10 см любой космический аппарат или станция гарантированно уничтожаются.

Космический корабль. Пополнение запасов.

Мелкий мусор хотя и не влечет за собой катастрофических последствий, однако его опасность заключается в гигантском объеме, неконтролируемом распределении в пространстве, огромной скорости и абсолютной непредсказуемости столкновений (объекты на орбите разгоняются до 15 км/с, для сравнения — начальная скорость пули, вылетающей из автомата Калашникова, около 900 м/с.)

В мае 2016 года в Международную космическую станцию (МКС) врезалась частица космического мусора размером в сотые доли миллиметра и оставила на МКС скол диаметром около 7 мм.

Эффект Кесслера

«Конвенция о международной ответственности за ущерб, причиненный космическими объектами» была принята ООН еще в 1971 году. И она предполагает, что страна, которая вывела объект в космос, после окончания срока его эксплуатации должна за собой убрать. Но на практике полноценно осуществить это крайне сложно и дорого. А сам процесс занимает длительное время. В результате, объемы мусора растут намного быстрее, чем его убирают с орбиты: ежегодно примерно на 100 тонн.

Астронавт в невесомости жонглирует фруктами.

Фрагменты мусора постоянно сталкиваются друг с другом, что приводит к эффекту домино: абсолютно неконтролируемому делению объектов и лавинообразному нарастанию проблемы. Согласно математическим расчетам, столкновение двух обломков приводит в среднем к появлению еще шести-семи небольших объектов.

Читайте так же:
Астрономы узнали, каким был центр Галактики миллиард лет назад

Ученые опасаются, что в какой-то момент мы просто не сможем выводить новые спутники на орбиты: они будут полностью заняты космическим мусором. Это может произойти из-за каскадного эффекта, который описал американский ученый Дональд Кесслер.

Американский ученый Дональд Кесслер.

Астрофизик и бывший ученый НАСА предсказал, что растущий объем космического мусора будет производить другой мусор. Который, в свою очередь, по цепной реакции — новый.

Общий характер каскадного эффекта такой же, как и у ядерной цепной реакции. Таким образом, орбиты будут заняты, и человек больше не сможет запускать летательные аппараты по причине неконтролируемых столкновений.

Удар по цивилизации

Некоторые ученые считают, что каскадный эффект уже начался в некоторых орбитальных областях (на высотах 900–1000 км и 1500 км). Так, по прогнозам специалистов «Центрального научно-исследовательского института машиностроения» к 2030 году количество техногенного мусора в околоземном пространстве увеличится в два раза.

Ученый с одним из элементов космического мусора.

По мнению генерального директора ООО «СР климатическая мониторинговая система» Валентина Уварова, неконтролируемое увеличение космического мусора на околоземной орите «создает угрозу современной человеческой цивилизации – применению спутниковых технологий в повседневной жизни. С помощью космических аппаратов работает телевидение, спутниковая телефония, обеспечивается навигация транспорта и безопасность мореплавания, ведется мониторинг погоды и предупреждение катастроф. Без космической составляющей сейчас уже невозможно представить действия вооруженных сил».То есть, на каком-то этапе, космический мусор способен отбросить человечество в развитии на десятилетия, оставив без привычных нам благ цивилизации.

Валентин Уваров.

В июне этого года глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин выступил за создание единой международной системы мониторинга космического мусора. Он заявил, что тот несет угрозу для МКС. «Роскосмос», по его словам, предлагает обязать создателей спутниковых систем сводить отработанные аппараты с орбиты.

Дмитрий Рогозин.

Космические чистильщики

Кстати, впервые техногенный космический мусор на низкой околоземной орбите был пойман в 2019 году британским спутником RemoveDebris с помощью продвинутых гарпуна и сети.

В этом направлении также работает японская компания Astroscale — в марте их новый спутник ELSA-d запущен на орбиту для борьбы с мусором: с помощью мощного магнита он хватает другие спутники и сбрасывает их на более низкую орбиту, где они сгорают при входе в атмосферу.

Так будут выглядеть «Космические чистильщики» по мнению создателей одноименного фильма.

Швейцарский проект ClearSpace разрабатывает аппарат, который в 2025 году должен захватить манипуляторами старый адаптер полезной нагрузки, оставшийся на орбите от европейской ракеты Vega, и свести его в атмосферу Земли для уничтожения.

Есть разработки и у «Российских космических систем». Но пока они реализованы только на бумаге. По задумке, для ловли мусора надо использовать специальную титановую сеть: фрагменты улова дробятся внутри, затем с помощью химической реакции перерабатываются в жидкое состояние и используются в качестве реактивного топлива. Такой цикл позволит чистильщику работать до 10 лет.

Космический грузовой корабль.

Еще один российский проект — StartRocket. Они планируют уменьшить количество космомусора с помощью собственной пенной липкой ловушки. В настоящее время StartRocket проводит серию экспериментов. Их первый орбитальный тест запланирован на 2023 год.

Читайте так же:
Факты о ресницах

Как убежден Владилен Ситников, основатель StartRocket, какой-то один способ противодействия для всех типов космического мусора использовать невозможно. Например, мелкий космический мусор (менее 5 мм) не получится поймать сетью, а крупный космический мусор (более 10 см) бесполезно останавливать газом.

Владилен Ситников.

— Максимально безопасен тот способ, который не приведет к дальнейшему размножению мусора. Физический контакт на орбите, тем более металлических объектов, рискует спровоцировать появление новых фрагментов. Скажем, лазерный луч или захват клешней порождает обломки более мелкой фракции. Тогда как пена, например, не обладает значимой массой, а значит и разрушительной силой, плюс со временем самостоятельно исчезает под действием космической радиации, — считает Владилен Ситников.

Опасность рядом

За последние дни произошло сразу несколько событий, которые напомнили об опасности космического мусора. Вначале пришлось корректировать высоту орбиты Международной космической станции, чтобы избежать столкновения с фрагментом китайского спутника Fengyun-1C. Маневр был проведен при помощи транспортного грузового корабля «Прогресс МС-18».

Международная космическая станция.

Через несколько дней российские, американские и немецкий космонавты снова были вынуждены прятаться от приближающихся отходов в кораблях «Союз МС-19» и CrewDragon.

Космический корабль «Союз».

В среднем предупреждения об опасном сближении космического мусора с МКС поступают в ЦУП едва ли не каждую неделю. С 1999 года Международная космическая станция провела 29 маневров по предотвращению образования космического мусора, в том числе три в прошлом году.

А 16 ноября США обвинили Россию в том, что днем ранее она провела испытания противоспутниковой ракеты с прямым выведением на орбиту, которая поразила российский спутник (COSMOS 1408), что привело к появлению осколков на низкой околоземной орбите.

Рейтинг отходов

Впрочем, из общего веса космического мусора, который приближается к 7,5 тыс. тонн, большую часть — 3200 тонн – сформировали запуски и обломки американских ракет и зондов. 1700 принадлежат России и СССР. 900 тонн — Европе. 500 тонн — Китаю. Все остальные страны произвели около 1,2 тыс. тонн.

При этом в сентябре этого года международная группа ученых составила список 50 самых опасных объектов на низкой околоземной орбите. Топ-20 полностью занят отработавшими вторыми ступенями собиравшихся на Украине ракет «Зенит». Последние 10 строк занимают ступени ракет «Космос-3М», производившихся в России.

Космический мусор на орбите Земли.

Еще один список из 70 потенциально наиболее опасных объектов составили сотрудники Миланского технического университета. В нем первые два десятка позиций также занимают вторые ступени ракет «Зенит-2», в середине списка наши спутники типа «Космос». Вторую половину рейтинга занимают космические аппараты Европейского космического агентства.

Этой весной «Блокнот» рассказывал, как потерявшая управление китайская ракета CZ-5B упала в Индийский океан. К счастью, большая часть обломков сгорела при вхождении в атмосферу.

По мнению Дмитрия Рогозина, в перспективе орбита может превратиться в настоящий полигон отходов: именно в космосе, по мнению главы «Роскосмоса», развернется масштабная война между развитыми странами.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию