Решение плазменного луча решает угрозу синдрома Кесслера

Есть много лабораторий, работающих над решениями Синдром Кесслерагде в низкая земля орбита что Ракеты больше не способны достичь этого, не попав в гиперзвуковые части несуществующего оборудования. Хотя мы еще не дошли до того, что мы потеряли доступ к космосу, наступит день, когда это произойдет, если мы ничего не сделаем с этим. Новая статья от Казунори Такахаши из Университет Тохоку в Япония смотрит на новое решение, которое использует тип магнитного поля, обычно можно увидеть в Реакторы слияния для замедления мусора с помощью плазма Луч, балансируя себя равным и противоположным толчком на другой стороне.

Исследователи работали над двумя основными категориями систем для типа Деорбитинга Работа, которая может спасти нас от синдрома Кесслера-контакт и бесконтактный. Контактные системы физически вступают в контакт с мусором, например, с помощью сети или крючка для захвата, и замедляет мусор до точки, где он может безопасно деорбит. Этот метод сталкивается с проблемой, которую большинство мусора вращается неудержимо, и потенциально может уничтожить спутник, пытаясь вступить в контакт с ним, если он неожиданно движется, а не решает его.

Следовательно, неконтактные формы находятся в господстве, так как они позволяют системе, предназначенной для деорбита другого спутника, оставаться на расстоянии нескольких метров, все еще влияя на его скорость. Как правило, они используют такие системы, как лазерыИонные лучи, или в случае изобретения Такахаши, плазменных лучей, чтобы замедлить свою предполагаемую цель до такой степени, что он может безопасно деорбит. Проблема с системами деорбитинга на основе плазменного луча состоит в Третий закон Ньютона– Поскольку плазма направляется к цели, она отталкивает оперативную систему от несуществующей, по сути, действует как небольшой плазменный груз. По мере увеличения расстояния между ними уменьшается замедление эффекта плазмы. Чтобы решить эту проблему, Такахаши и его коллеги -исследователи представили двунаправленный двигатель в статье в 2018 году Это противодействуло толкающей силе плазмы, используемой для замедления цели с равной силой в противоположном направлении, что позволило ей сохранить свое положение.

Достижения в области технологии плазменного двигателя

Тем не менее, в этой оригинальной статье тяга была слишком слабой, чтобы эффективно деорбибировать некоторые из более крупных потенциальных целей для такой миссии. Таким образом, Такахаши приступил к улучшению дизайна, внедрив магнитное поле «Тип типа». Они обычно используются в реакторах слияния, чтобы гарантировать, что плазма не взаимодействует со стенкой магнитной камеры. Порог магнитного поля является точкой, в которой два противостояния магнитные поля встретиться и отменить, создав быстрое изменение направления для сил, которые они применяют. В идеале это приводит к более сильной плазменной луч.

Это то, что произошло, когда Такахаши организовал эксперимент, чтобы проверить новую систему Cusp с предыдущей системой «прямой», которая оказалась слишком слабой. Он увидел 20 -процентное улучшение силы, которую плазменный двигатель воздействовал на цель, что привело к толканию 17,1 MillineWton на том же уровне мощности. Когда он увеличил уровень мощности до 5 кВт (по сравнению с 3 кВт в исходном тесте), он показал улучшенное замедление около 25 мн, что приближается к уровню 30 мН, как ожидается, потребуется для замедления 1 -тонного куска мусора за 100 дней. Он также имел дополнительное преимущество использования аргона в качестве топлива, что дешевле по сравнению с ксеноном, обычно используемым в плазменных двигателях.

Даже с этим успехом еще предстоит проделать много работы, прежде чем это станет полностью продуманной системой. Эксперимент проводился в вакуумной камере, с плазменным двигателем всего в 30 сантиметрах от цели, по сравнению с счетчиками, которые потребуются в реальной орбитальной среде. Фактически, цель мусора также будет двигаться по сравнению с системой деорбитинга, когда она замедляется, поэтому ей придется набрать баланс поддержания расстояния от замедляющего объекта, а также продолжать запустить замедляющую луч. И, наконец, существует недостаток в этом, используя буквально вдвое больше топлива, чем другие решения, которые не требуют, чтобы управляемые двигатели были противоположными направлениями, в то время как топливо может не быть большой проблемой для плазменных двигателей, эксплуатация один более 100 дней наверняка потребляет много.

С учетом всего этого, любое новое решение этой потенциально катастрофической проблемы приветствуется, и Такахаши, скорее всего, продолжит работу по разработке этого прототипа. Когда-нибудь скоро вы даже сможете наблюдать за плазматическим двигателем с двойным выбросом, который взрывается на большом кусочке Космический мусорПолем