ОЧИСТКА НИЗКИХ ОКОЛОЗЕМНЫХ ОРБИТ ОТ ОБЪЕКТОВ КРУПНОГО КОСМИЧЕСКОГО МУСОРА

© Н.М.Дронь, П.Г.Хорольский, Л.Г.Дубовик, А.В.Пашков
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2014 г.

Существующая на сегодняшний день проблема загрязнения околоземного пространства мелким и крупным космическим мусором (КМ), создающая реальную опасность для работающих там космических аппаратов (КА) и космических станций, усложняет выполнение космических исследований, а в будущем вообще может сделать их невозможными. Особенно опасны крупные фракции КМ, поскольку являются потенциальным источником для порождения новых космических объектов (КО). В связи с этим задача очистки околоземных орбит от космического мусора становится все более актуальной. Необходимым условием её решения является увод в плотные слои атмосферы или на орбиты захоронения вышедших из строя или закончивших срок активного существования КА и крупных КО с низких околоземных (НОО) и геостационарных (ГСО) орбит, как наиболее эксплуатируемых, а поэтому наиболее засоренных. При этом также предполагается и обязательная очистка НОО и ГСО от мелкой фракции КМ.

Для удаления с низких околоземных орбит объектов крупного космического мусора рассматривается применение специального КА — космического тральщика, ранее предложенного авторами для сбора и удаления мелкого КМ. Такой КА с электроракетной двигательной установкой (ЭРДУ) на борту и полым сферическим устройством для улавливания мелких частиц КМ в процессе штатной работы специальным маневром должен захватить нефункционирующий КА или крупный КО и столкнуть его с орбиты таким образом, что впоследствии он сгорит, войдя в плотные слои атмосферы. При этом устройство, улавливающее мелкие частицы КМ, помимо своего основного назначения будет использоваться в качестве космического тормоза. Запуск космического тральщика на требуемую орбиту осуществляется либо с помощью разгонного блока путём довыведения с промежуточной орбиты, либо непосредственно ракетой-носителем (РН) с Земли.

Рассмотрен выбор критерия оптимизации при проектировании данных КА, состава требований к ним, методологии проектирования целевых КО, типов используемых электроракетных двигателей, предполагаемых РН, основных схем полёта и различных вариантов облика используемого КА. Оценены его тактико-технические характеристики.

На примере удаления последних ступеней РН «Циклон-3», которые составляют большую часть среди КО украинской группировки, подлежащих удалению, показано, что наиболее эффективным для очистки околоземных орбит является применение соответствующих КА, рассчитанных на увод в плотные слои атмосферы одного КО и выводимых группами в одном пуске РН. Для работы ЭРДУ рекомендуется использовать стационарный плазменный двигатель типа СПД-100. В качестве средств выведения этих КА целесообразно выбрать РН «Днепр», поскольку она является давно эксплуатируемой отечественной конверсионной РН, что удешевляет её фрахт.