Как плавятся спутники в земной атмосфере



    В Европейском космическом агентстве (ЕКА) провели эксперимент, в ходе которого часть космического спутника расплавили в плазменной аэродинамической трубе.

    Цель эксперимента — моделирование процесса сгорания одного из наиболее прочных элементов спутника в атмосфере, чтобы в дальнейшем свести к минимуму возможный риск от падения его обломков на поверхность Земли с причинением ущерба путем анализа полученных данных.

    Ведь в теории вся аппаратура и части околоземных спутника разрабатываются с тем учетом, что когда подходит к окончанию их срок эксплуатации, то они должны сгорать почти полностью в атмосфере Земли.

    Однако, на практике некоторые части даже небольших космических аппаратов все же достигают поверхности Земли, а некоторые из них могут оказаться достаточно велики, чтобы причинить серьезный урон зданиям или даже людям.

    В своем эксперименте инженеры ЕКА использовали:

    • тестовую площадку Немецкого аэрокосмического центра в Кельне для создания условий, аналогичных процессу плавления космических обломков во время погружения их в атмосферу;
    • плазменную аэродинамическую трубу для имитации условий входа в атмосферу и процесса плавления самого прочного элемента спутника;
    • штангу магнитной системы ориентации (размером 4 на 10 сантиметров) из полимерного композитного материала, армированного внешним углеродным волокном, с медными катушками и внутренним кобальтовым сердечником.

    Состояние штанги магнитной системы ориентации до расплавки:



    Остатки штанги магнитной системы ориентации после нагрева до нескольких тысяч градусов Цельсия:



    Таким образом, процесс плавления самого прочного элемента спутника завершился его полным растеканием, однако, некоторые части штанги плавились не так, как было запланировано, что может быть связано либо с неправильным производством частей штанги, либо с неверными математическими расчетами разрушения элементов спутников в атмосфере.



    Оказывается, что помимо магнитных штанг не сгореть в атмосфере Земли и долететь до ее поверхности могут и другие части спутников: баки, оптические инструменты, маховики гироскопов и приводные механизмы.

    Самые же частые «гости» поверхности Земли после запусков ракета-носителей и падения космических аппаратов — это части топливные баков.

    В качестве примера, в ЕКА приводят случай, произошедший 1997 году, в котором всего в 50 метрах от жилого дома на одной из ферм Техаса упал недогоревший в атмосфере топливный бак ступени ракеты, вес которого составлял порядка 250 кг.



    На данный момент, согласно правил по утилизации подобного космического мусора, шанс оказаться на поверхности Земли у какого-либо элемента отработавшего свой срок спутника, способного нанести травму кому-либо, равен 1 к 10000.

    В рамках мирового проекта под названием «CleanSat» в Европейском космическом агентстве разрабатывают новые технологии и методы производства компонентов космических аппаратов, обеспечивающие разработку и производство будущих низкоорбитальных спутников в соответствии с концепцией «D4D» (design for demise) — спроектированы с учетом полного разрушения.





    Таким образом, тысячи тонн полезной нагрузки, выведенной в открытый космос, тысячи спутников на орбите Земли, десятки тысяч элементов неработающих космических аппаратов (космических мусор) — это ведь такой значительный след Человечество уже оставило в космосе за пределами Земли.



    А ведь планируется еще тысячи запусков, и космический мусор считается основным риском для таких новых космических миссий.



    Оказывается, что небольшой объект в космосе размером всего около 1 см при столкновении с только что запущенным космическим аппаратом может выделить энергию, эквивалентную взрыву боевой гранаты.



    Что может привести к серьезным повреждениям нового космического аппарата или даже его разрушению.









    Поддержать автора
    Поделиться публикацией

    Комментарии 13

      –1
        +2
        Традиционно постится не ссылка, а сразу обложка.

        image
        +4
        Интересно почитать про аэродинамическую трубу, которая имитирует условия входа в атмосферу.
          0
          Сопло реактивного двигателя и более плотный поток газа в квадрат отношения скоростей раз.
            0
            ну да, имитация — не моделирование
          +1
          Подзаголовок:
          Потратив килограмм денег, немецкие ученые воочию и в 4к убедились, что кобальт действительно плавится довольно неохотно.
          (смайлик, пожимающий плечами)
            0
            Дешевле сжечь железяку в аэротрубе, чем поднять ее на орбиту а потом случайно вместо Тихого океана уронить какой-то из городов.
            +1
            Не срача ради а шутки для:
            При скроллинге, страница остановилась ровно на КДПВ закрыв соответственно заголовок, и я отчего то решил, на мгновение, что статья о приготовлении изопода на костре.
              0

              "небольшой объект в космосе размером всего около 1 см при столкновении с только что запущенным космическим аппаратом может выделить энергию, эквивалентную взрыву боевой гранаты"
              А может и не выделить. Зависит от массы объекта и скорости столкновения.
              Очередная статья на 90% заполнена водой.

                0
                Таким образом, процесс плавления самого прочного элемента спутника завершился его полным растеканием, однако, некоторые части штанги плавились не так, как было запланировано, что может быть связано либо с неправильным производством частей штанги, либо с неверными математическими расчетами разрушения элементов спутников в атмосфере.
                Расчеты это хорошо. Но сжечь, взорвать, распилить, испарить, утопить, сбросить, сплюснуть или разбить на мелкие кусочки что-нибудь — всегда очень здорово! :)
                  0
                  0
                  Интересно! Где данные по эксперименту в котором планировалось спрятать камеру в защитной оболочке в грузовой корабль и снять изнутри процесс разрушения корабля.
                  Видимо эксперимент провалился или камера тоже расплавилась… раз пришлось устраивать такой эксперимент на земле.
                    0
                    Попробую сам ответить на свой же комментарий!
                    Действительно Подобный эксперимент планировали провести в далеком 2015 году в феврале специалисты Европейского космического агентства (ЕКА) с космическим кораблем Automated Transfer Vehicle (ATV)-5 «Georges Lemaitre», который заканчивал свое шестимесячное пребывание на Международной космической станции. Специалисты ЕКА совместно с американцами и японцами разработали систему камер и черного ящика, которая сделает запись всех событий во время крушения и обеспечит передачу записи на Землю после того как космический корабль прекратит свое существование.

                    Инфракрасная камера Break-Up Camera (BUC) будет установлена на одной из стоек космического корабля рядом с камерой JAXA i-Ball и устройством записи NASA Re-entry Break-up Recorder, что позволит запротоколировать процесс крушения во всех деталях. Камера BUC заключена в защитную капсулу Reentry SatCom, которая и выступит в роли черного ящика, который передаст все сделанные записи через систему коммуникаций, обеспечиваемую спутниками Iridium.

                    image

                    Когда космический корабль начнет сгорать, он окажется в облаке электрически заряженной плазмы, нагретой до температуры 1500 градусов Цельсия. Плазменное «одеяло» делает невозможной любой вид радиосвязи и собранные данные могут быть переданы только тогда, когда обломки космического корабля замедлятся и потеряют плазменную оболочку.

                    Оборудование системы Reentry SatCom сделает запись заключительных 20 секунд жизни космического корабля ATV-5. Сферическая капсула SatCom имеет свою собственную систему высокотемпературной защиты на основе керамического покрытия. Поэтому капсула сможет пережить все перипетии крушения, после которого она начнет передачу сделанных видеозаписей.

                    «Капсула Reentry SatCom имеет антенну с достаточно широким углом луча, в который обязательно попадет какой-либо из спутников созвездия Iridium» — рассказывает Нил Мюррей (Neil Murray), руководитель данного проекта ЕКА, — «Разрушение космического корабля произойдет на высоте 70-80 километров на скорости 6-7 километров в секунду. На такой скорости вокруг капсулы еще будет формироваться плазменное облако, но мы надеемся, что сигнал от антенны капсулы найдет лазейку через промежутки в задней части плазменного одеяла».

                    Но когда капсула Reentry SatCom снизится до высоты порядка 40 километров, ее скорость замедлится до такой степени, что плазменное одеяло перестанет формироваться и рекордер сможет передать записанные данные на спутник без всяких помех.

                    Судя по отсутствию дальнейшей информации (фото и видео) эксперимент оказался неудачным.
                    Информация была взята здесь blogs.esa.int/orion/2015/02/20/atvs-internal-camera-delivered-data-but-not-images

                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                    Самое читаемое