Нова ідея може перетворити космічне сміття на космічні кораблі майбутнього

Нове дослідження обґрунтовує, що циркулярна космічна економіка може зробити космічні місії стійкими та багаторазовими.

Експерти наголошують, що сучасні запуски створюють значне екологічне навантаження через «фрагментацію» — руйнування апаратів і утворення уламків. Старший автор Джин Сюань підкреслив: «Ми повинні переконатися, що дослідження не повторюють помилок, зроблених на Землі». Ідея «3R» — «reduce, reuse, recycle» («зменшення», «повторне використання», «переробка») пропонує новий підхід до конструювання апаратів. Це потребує матеріалів, придатних до повторного використання та ремонтопридатних конструкцій.

Дослідники пропонують проектувати легші й довговічніші супутники, які можна модернізувати та ремонтувати на орбіті. Автори зазначають, що «орбіти-кладовища» збільшують ризики для навігації й погіршують стабільність орбітального середовища. Зворотне повернення обладнання потребує технологій м’якого приземлення, таких як парашути або повітряні подушки. Усі повторно використовувані елементи мають проходити суворі тести безпеки.

Основними джерелами космічного сміття є фрагментація (65%), така як зіткнення, вибухи залишків палива та спонтанна дезінтеграція; виведені з експлуатації космічні апарати та корпуси ракет (30%); а також об’єкти, пов’язані з місіями (5%), що були випадково або навмисно випущені під час операцій. Зростання фрагментації спричинило самопідсилюючий цикл зіткнень, що створює все більший ризик для стійкості орбіти. Джерело: Yang et al., iScience

Команда підкреслює необхідність активного очищення орбіти від сміття роботизованими маніпуляторами або сітками. Системи штучного інтелекту («AI») — «algorithmic intelligence», тобто алгоритмічні методи аналізу — допомагають уникати зіткнень із уламками. Цифрові моделі дають змогу скоротити кількість дорогих фізичних випробувань. Дані з супутників можуть оптимізувати конструкції та зменшити відходи.

Ця схема класифікує основні хімічні елементи, що використовуються в основних функціональних компонентах космічних апаратів, за п’ятьма категоріями матеріалів: основні конструкційні матеріали, обладнання для запалювання та запуску, електронні системи та компоненти, системи зберігання енергії та зовнішні захисні покриття. Кожна область має свій колір і просторово відображена на спрощених моделях ракет і супутників, щоб відобразити функціональну сегментацію. Елементи, які мають критичне значення через їх широке використання або унікальні функціональні ролі, позначені кутовими трикутниками, що вказують на їх рівень стійкості (у верхньому лівому куті) та глобальні запаси (у нижньому правому куті); червоний, помаранчевий та зелений кольори позначають відповідно високий, середній та низький рівні. Джерело: Yang et al., iScience

Автори наголошують, що потрібен системний підхід, який охоплює весь життєвий цикл апарату. Сюань зазначив: «Нам потрібні інновації на всіх рівнях — від матеріалів до систем даних». Міжнародна співпраця та політичні рамки є критичними для формування стійких правил використання космосу. Такий підхід може перетворити рутинні місії на екологічно раціональні операції нового покоління.