En 1957, l'Union soviétique a lancé le premier satellite artificiel de la Terre dans l'espace, ouvrant ainsi une nouvelle ère dans l'histoire de l'humanité - l'ère de l'exploration spatiale. Au cours des 50 dernières années depuis lors, l'homme a envoyé dans l'espace une grande variété de satellites, de fusées, de stations scientifiques. Tout cela a conduit à la pollution systématique de l'espace extra-atmosphérique autour de notre planète. Selon les informations de la NASA, en juillet 2011, 16 094 objets d'origine artificielle « tournaient » autour de la Terre, dont 3 396 satellites fonctionnels et déjà en panne, ainsi que 12 698 blocs d'appoint, des étages de lanceurs usés et leurs débris. Le document présenté indique qu'en termes de nombre d'objets d'origine artificielle en orbite terrestre basse, la Russie occupe la première place - 6075 objets, dont 4667 sont des débris spatiaux, suivis des États-Unis, de la Chine, de la France, de l'Inde et du Japon..
La taille des débris en orbite terrestre basse varie assez considérablement, des microparticules à la taille d'un autobus scolaire. La même chose peut être dite pour la masse de ces ordures. Les gros fragments peuvent peser jusqu'à 6 tonnes, tandis que les petites particules ne pèsent que quelques grammes. Tous ces objets se déplacent dans l'espace sur des orbites différentes et à des vitesses différentes: de 10 mille km/h à 25 mille km/h. De plus, en cas de collision de tels débris spatiaux entre eux ou avec tout satellite se déplaçant dans des directions opposées, leur vitesse peut atteindre 50 000 km/h.
Selon Alexander Bagrov, chercheur principal à l'Institut de recherche en astronomie de l'Académie des sciences de Russie, une situation paradoxale se dessine aujourd'hui. Plus l'humanité lance de véhicules dans l'espace, moins elle est adaptée à son utilisation. Les engins spatiaux échouent chaque année avec une régularité enviable, ce qui a pour résultat que la quantité de débris en orbite terrestre augmente de 4% par an. À l'heure actuelle, jusqu'à 150 000 objets différents avec des tailles de 1 à 10 cm tournent sur l'orbite terrestre, tandis que les particules, dont la taille est inférieure à 1 cm de diamètre, sont tout simplement des millions. Dans le même temps, si sur des orbites basses jusqu'à 400 km, les débris spatiaux sont ralentis par les couches supérieures de l'atmosphère de la planète et, après un certain temps, tombent sur la Terre, ils peuvent alors se trouver sur des orbites géostationnaires pendant une durée infiniment longue de temps.
Les propulseurs de fusées, qui sont utilisés pour lancer des satellites en orbite terrestre, contribuent à l'augmentation des débris spatiaux. Environ 5 à 10% du carburant reste dans leurs réservoirs, ce qui est très volatil et se transforme facilement en vapeur, ce qui conduit souvent à des explosions assez puissantes. Après plusieurs années dans l'espace, les étages de fusée qui ont purgé leur peine explosent en morceaux, éparpillant autour d'eux une sorte de « shrapnel » de petits fragments. Au cours des dernières années, environ 182 explosions de ce type ont été enregistrées dans l'espace proche de la Terre. Ainsi, une seule explosion d'un étage d'une fusée indienne a provoqué la formation de 300 gros débris à la fois, ainsi que d'un nombre incalculable d'objets spatiaux plus petits mais non moins dangereux. Aujourd'hui, le monde compte déjà les premières victimes des débris spatiaux.
Donc en juillet 1996 à une altitude d'environ 660 km. le satellite français est entré en collision avec un fragment du 3e étage du lanceur français Arian, qui a été lancé dans l'espace bien plus tôt. La vitesse relative au moment de la collision était d'environ 15 km / s ou 50 000 km / h. Inutile de dire que les experts français, qui ont raté l'approche de leur propre gros objet, se mordent les coudes longtemps après cette histoire. Cet incident ne s'est pas transformé en un scandale international majeur, puisque les deux objets entrant en collision dans l'espace étaient d'origine française.
C'est pourquoi le problème des débris spatiaux aujourd'hui n'a pas besoin d'être exagéré davantage. Il suffit de garder à l'esprit qu'au rythme actuel, dans un avenir proche, une partie importante de l'orbite terrestre ne sera pas l'endroit le plus sûr pour les engins spatiaux. Réalisant cela, le chercheur Jonathan Missel, qui est à l'Université agricole du Texas, pense que toutes les méthodes existantes de nettoyage des débris spatiaux ont au moins une des deux maladies courantes. Soit ils impliquent la réalisation de missions "Un débris spatial - un charognard" (ce qui est très coûteux), soit ils impliquent la création de technologies, dont la mise au point prendra plus d'une décennie. Pendant ce temps, le nombre de victimes de débris spatiaux ne fait qu'augmenter.
Conscient de cela, Jonathan Missel propose de mettre à niveau le concept One Piece of Space Junk - One Scavenger pour qu'il soit réutilisable. Le Space Sweeper TAMU avec le satellite Sling-Sat, que lui et ses collègues ont développé, est équipé de "bras" personnalisables spéciaux. Un tel satellite, après son approche des débris spatiaux, les capture avec un manipulateur spécial. Dans le même temps, en raison de différents vecteurs de mouvement, le Sling-Sat commence à tourner, mais grâce à l'inclinaison réglable et à la longueur des "bras", cette manœuvre est complètement contrôlée, ce qui permet, en tournant comme un ballon de football, de manière significative changer sa propre trajectoire, envoyant un "satellite fronde" vers les prochains débris spatiaux.
Au moment où le satellite est sur la trajectoire vers le deuxième objet spatial, le premier élément de débris spatiaux est libéré par celui-ci lors de la rotation. De plus, cela se produira à un angle tel qu'un échantillon de débris spatiaux est garanti de s'écraser dans l'atmosphère de notre planète, y brûlant. Ayant atteint le deuxième objet de débris spatiaux, ce satellite répétera l'opération effectuée et le fera à chaque fois, tout en recevant une charge supplémentaire d'énergie cinétique des débris spatiaux et en la renvoyant sur Terre vers la planète qui a donné monter à elle.
Il convient de noter que ce concept rappelle quelque peu la méthode des anciens sauteurs en longueur grecs, qui le faisaient en laissant tomber des haltères (pour une accélération supplémentaire). Certes, dans ce cas particulier, les objets de débris spatiaux devront être attrapés et jetés à la volée, la question de savoir si TAMU Space Sweeper y fera face est une question ouverte.
Balayeuse spatiale TAMU
La simulation informatique effectuée montre que le schéma proposé a un rendement énergétique théorique élevé. Et cela se comprend: dans le cas d'un « satellite fronde », l'énergie est censée provenir de morceaux de satellites et de fusées déjà accélérés à la 1ère vitesse cosmique, et non du carburant qu'il faudrait livrer à nos ordures collecteur de la Terre.
Bien sûr, le concept présenté par Missel a quelques goulots d'étranglement. Il est à noter qu'aucun des débris spatiaux, naturellement, n'est adapté pour un piège manipulateur et, surtout, pour des accélérations élevées lors d'une rotation intense. Dans le cas où la pièce est trop grande et lourde, son énergie lors de la rotation peut être suffisante pour se détruire, ainsi que le manipulateur. Dans le même temps, il est peu probable que la création d'un grand nombre d'autres au lieu d'un seul objet de débris spatiaux conduise à une amélioration de la situation dans l'espace en orbite terrestre basse. Dans le même temps, bien sûr, l'idée est considérée comme intéressante et, dans le cas d'une mise en œuvre technique adéquate, efficace.
