МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕЛЕВОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ ОТ НЕНАБЛЮДАЕМОГО КОСМИЧЕСКОГО МУСОРА НИЗКИХ ОКОЛОЗЕМНЫХ ОРБИТ СБОРЩИКОМ КОСМИЧЕСКОГО МУСОРА НА БАЗЕ КРУПНОГАБАРИТНОЙ МИШЕНИ И ЭЛЕКТРОРАКЕТНОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ МАЛОЙ ТЯГИ

© Н.М.Дронь, П.Г.Хорольский
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и научное прогнозирование"
2009 г.

Одной из насущных проблем современного этапа освоения космоса является засорение околоземного космического пространства, неуклонно приближающееся к критическому уровню. В числе основных путей решения этой проблемы является очистка космоса от космического мусора.

Наиболее засорены низкие околоземные орбиты, что связано с их наибольшей эксплуатацией и с постепенным снижением высот полета искусственных спутников Земли, изначально выведенных на более высокие орбиты, в первую очередь высокоэллиптические, а также тормозящим действием атмосферы.

В настоящее время существуют различные проекты очистки космоса, но реального воплощения они практически не нашли. В первую очередь это касается применения специальных космических аппаратов – сборщиков космического мусора, что связано с их малой эффективностью. Под эффективностью подразумевается отношение целевого эффекта (числа собранных частиц космического мусора (СЧКМ)) к затратам на осуществление миссии). Поэтому поиск наиболее приемлемых технических решений продолжается.

Целью доклада является представление одного направления по очистке низких околоземных орбит с помощью сборщиков космического мусора, выбор и обоснование основных технических решений, разработка методики и предварительная оценка его целевой эффективности.

В основе предложенного решения лежит следующий способ очистки ненаблюдаемого космического мусора. При нем собственно сбор мусора осуществляется пассивно, без активного поиска и целенаправленного захвата обнаруженной частицы, за счет попадания в оказавшуюся на ее пути крупногабаритную мусороулавливающую мишень.

Орбитальные переходы мишени – подъем на заданную максимальную высоту и спуск с нее до заданной минимальной высоты – производятся активным способом; управляемым подъемом за счет реактивного ускорения и спуском с орбиты за счет аэродинамического и реактивного торможения. Реактивная компонента торможения обеспечивает собственно управляемый характер спуска: сход с орбит с большим временем существования до высот значительного влияния атмосферы.

Представлено обоснование выбора формы мишени – сферы. Также обоснован выбор круговой орбиты в качестве рабочей. В качестве двигательной установки предполагается использование ЭРДУ малой мощности с солнечной энергетической установкой, что предположительно должно существенно удешевить рассматриваемое решение. Ожидаемое число СЧКМ оценивается за моторное или ресурсное время работы ЭРДУ. На данном этапе затраты приняты равными единице, поскольку предполагается, что предложенные технические решения обеспечивают их минимум. В качестве начальной орбиты рассматривается круговая орбита. В процессе подъема-спуска предполагается непрерывная работа ЭРДУ.

Оценки имеют априорный и достаточно предварительный характер. Они получены на основе вновь разработанной методики, соответствующей начальному этапу проектирования.

Так, применение сферической мишени диаметром 50 м при движении между орбитами высотой 500 км и 1000 км в течение полугода позволяет удалить с этих орбит около 175 ненаблюдаемых частиц космического мусора.