Бумажный самолётик в космосе? Японское исследование предлагает оригинальный метод очистки орбиты
Представьте себе на мгновение абсолютную тишину космоса. Чёрная пустота, усыпанная звёздами. А теперь представьте, как сквозь эту тишину бесшумно планирует… обычный бумажный самолётик.
Звучит как начало шутки или кадр из странного артхаусного фильма, не так ли? Однако для группы учёных из Токийского университета эта, казалось бы, абсурдная идея стала отправной точкой для поиска решения одной из самых насущных проблем современной космонавтики. Проблемы, которая с каждым новым запуском ракеты становится всё острее. Речь, конечно же, о космическом мусоре.
Почему на орбите так грязно?
Когда мы смотрим на ночное небо, нам кажется, что там — бескрайний и чистый простор. Но это иллюзия. Низкая околоземная орбита, невидимый «пригород» нашей планеты на высоте нескольких сотен километров, сегодня больше напоминает гигантскую свалку.
Что это за мусор? Всё что угодно: отработанные ступени ракет размером с автобус, вышедшие из строя спутники, обломки после столкновений, даже крошечные частицы краски и потерянные космонавтами инструменты. Всё это не висит на месте, а несётся со скоростью около 28 000 км/ч. На такой скорости даже маленький болтик превращается в разрушительный снаряд, способный пробить обшивку рабочего спутника или даже Международной космической станции.
Но есть и другая, менее очевидная угроза. Когда крупные обломки наконец теряют высоту и входят в атмосферу, они сгорают. Звучит неплохо — природа сама себя очищает. Но при сгорании металла и полимеров в верхние слои атмосферы выбрасываются химические соединения, которые, как опасаются учёные, могут повредить наш хрупкий озоновый слой. Получается замкнутый круг: мы загрязняем космос, а он «мстит» нам, загрязняя атмосферу.
Искусство складывать… спутники?
Космические агентства, конечно, ищут способы «уборки» на орбите — от гарпунов и сетей до спутников-мусорщиков. Но это всё равно что вычерпывать воду из лодки, не заделав пробоину. Гораздо эффективнее — создавать аппараты, которые изначально не будут превращаться в мусор.
И вот тут-то на сцену и выходит наш бумажный самолётик. Японские исследователи Максимилиан Берте и Кодзиро Судзуки задались гениально простым вопросом: а что, если создать космический аппарат из материала, который полностью и бесследно сгорит в атмосфере, не оставив после себя вредных веществ? Например, из чего-то вроде бумаги.
Они провели компьютерное моделирование: «запустили» виртуальный бумажный самолётик с высоты МКС (400 км). Первые несколько дней он вёл себя образцово: благодаря аэродинамике, заложенной в его форме (привет, искусство оригами!), он стабильно планировал в разрежённой среде, почти как в вакууме.
Но самое интересное началось, когда он опустился до высоты примерно 120 км, где атмосфера становится плотнее. Его лёгкость и конструкция, идеальные для планирования выше, здесь сыграли с ним злую шутку. Самолётик начал кувыркаться, теряя управление, словно осенний лист на ветру. Именно это беспорядочное падение и привело к его полному и быстрому сгоранию на высоте 90-110 км, не оставив и следа. Идеальный финал!
Семь секунд в гиперзвуковом аду
Компьютерная модель — это хорошо, но как насчёт реального мира? Чтобы проверить свою идею на прочность, учёные построили физическую модель самолётика из бумаги с небольшим алюминиевым стабилизатором. А затем… отправили её в настоящий ад.
Этим «адом» стала гиперзвуковая аэродинамическая труба в Токио — установка, способная создавать условия, имитирующие вход в атмосферу. На семь секунд бумажную модель обдал поток воздуха, несущийся со скоростью 7 Махов (в семь раз быстрее скорости звука!).
Что стало с самолётиком? Он выжил! Да, его нос немного загнулся, а кончики крыльев обуглились от чудовищного нагрева, но он не развалился на куски. Этот короткий, но жестокий тест доказал главное: даже такая простая конструкция из бумаги способна выдержать колоссальные перегрузки на начальном этапе входа в атмосферу, прежде чем безопасно сгореть.
Маленький шаг для самолётика…
Конечно, никто не собирается завтра запускать на орбиту спутники из офисной бумаги формата А4. Исследование японских учёных — это не готовый рецепт, а скорее смена философии. Это элегантное доказательство того, что для решения наших самых высокотехнологичных проблем иногда стоит обратиться к самым простым и древним идеям.
Представьте себе будущее: небольшие исследовательские зонды, сделанные из биоразлагаемых материалов на основе целлюлозы. Они могли бы собирать данные о погоде или состоянии атмосферы, а по завершении миссии просто и чисто сгорали бы, не оставляя после себя ни грамма мусора.
Это маленький шаг, но он указывает направление. Путь к более чистому и безопасному космосу, возможно, лежит не через создание ещё более сложных и дорогих технологий, а через возвращение к гениальной простоте. Иногда, чтобы решить большую проблему, нужно просто посмотреть на неё под другим углом. И, может быть, сложить из неё бумажный самолётик.