Международная космическая станция вскоре может вооружиться лазером для того, чтобы стрелять по орбитальному мусору.
Эта идея может привести к тому, что спутники будут оснащаться лазерными пушками для того, чтобы избавиться от космического мусора, который доставляет немало хлопот.
Исследователи НАСА предполагают, что в околоземной орбите Земли находится около 3 тысяч тонн космического мусора, включая заброшенные спутники, корпусы ракет, а также детали и обломки, формирующиеся в результате столкновения различных объектов. Удары даже от мелких частиц мусора могут привести к катастрофическим последствиям, поскольку они могут развивать скорость около 22,370 миль в час (36,000 км/ч).
Проблема космического мусора с каждым годом становится все более актуальной, поскольку в космос посылается все больше аппаратов и кораблей. Более того, от крупных частей мусора могут откалываться мелкие частицы в результате ударов и столкновений. Такие частицы могут также сталкиваться с другими объектами на орбите и вызывать их разрушение.
Большинство космических аппаратов, включая Международную Космическую Станцию, могут выдержать удары частиц мусора размером менее 0.4 дюйма (1 сантиметр). В любом случае, наземные радары показывают, что более 700,000 частиц мусора размером более 0.4 дюйма находятся на орбите Земли. Хотя элементы больше 4 дюймов (10 сантиметров) являются слишком большими для того, чтобы их не заметили астрономы, мусор размерами 0.4-4 дюйма (от 1 до 10 сантиметров) значительно тяжелее заметить.
Сейчас ученые предполагают, что космическая обсерватория EUSO будет установлена на МКС в 2017 году с помощью японского модуля. Она может серьезно помочь в обнаружении опасного мусора. Кроме того, мощный лазер может затем уничтожать космический мусор.
"Таким образом, телескоп космической обсерватории, разработанный для обнаружения космического излучения, может быть использован в данном проекте", - отметил Тошикацу Ебисузаки, астрофизик, главный научный сотрудник Института физико-химических исследований (RIKEN).
Космическая обсерватория EUSO первоначально была разработана для обнаружения ультрафиолетового излучения, которое производят высокоэнергетичные космические лучи, проникающие в атмосферу ночью. Ученые считают, что широкий диапазон мощной оптики также поможет обнаружить высокоскоростной мусор возле Международной Космической Станции.
Как только EUSO заметит приближающийся космический мусор, лазер с сетью когерентного усиления (CAN) уничтожает мусор. Лазер CAN состоит из небольших лазеров, которые совместно генерируют один мощный лазерный поток. На сегодня данное устройство находится на стадии разработки.
Ученые используют лазер для испарения тонкой пленки на поверхности мусора. В итоге высокоскоростная плазма будет действовать как ракетный шлейф. Таким образом, мусор падает и сгорает в атмосфере Земли.
Полномасштабная версия такой системы будет заряжена 100,000-ваттным ультрафиолетовым лазером, который может выдавать до 10,000 импульсов в секунду, при этом каждый занимает одну десятую часть одной миллиардной доли секунды. Исследователи считают, что такая система может уничтожить мусор на расстоянии 60 миль (100 километров), при этом лазер требует наличие 17-фунтовой (8 килограмм) литий-ионной батареи.
Ученые планируют развернуть небольшую испытательную версию такой системы на Международной Космической Станции. Она будет состоять из миниатюрной версии EUSO и опытного образца 10-ваттного ультрафиолетового лазера CAN, выстреливающего до 100 импульсов в секунду. Представитель RIKEN отметил, что мини-EUSO телескоп был официально подтвержден в качестве проекта на Международной Космической Станции. Ориентировочно он будет запущен в 2017-2018 году, однако лазер до сих пор находится на стадии разработки.
Если испытательная и полномасштабная версии будут успешными, исследователи планируют разработать спутник, предназначенный для уничтожения космического мусора. Спутник будет оснащаться 500,000-ваттным ультрафиолетовым лазером CAN, который сможет создавать до 50,000 импульсов в секунду. Ученые рассчитали, что спутник сможет уничтожать одну частицу мусора каждые пять минут, или 100,000 частиц - ежегодно.
Большая часть космического мусора сконцентрирована на высоте около 500 миль (800 километров). Исследователи предполагают, что спутник может начать с высоты 620 миль (1,000 километров) и затем постепенно опускаться на 6 миль (10 километров) каждый месяц. Таким образом, по прошествие 50 месяцев он уберет наиболее хлопотный мусор на уровне 310-620 миль (500 и 1,000 километров).
"Мы наконец-то смогли найти средство от скопления и распространения космического мусора", - отметил Ебисузаки.
"Главная проблема на сегодня - это финансы", - добавил Ебисузаки. "Существуют и некоторые технические сложности, но главным вопросом является поиск финансирования для продолжения разработок и запуска", - отметил японец.
Ученые изложили результаты своих исследований 13 марта в журнале Acta Astronautica.