Нова идея може да превърне боклука в космоса в космически апарати на бъдещето

Ново изследване твърди, че кръговата космическа икономика може да направи космическите мисии устойчиви и многократно използваеми.

Експертите казват, че съвременните изстрелвания създават значителни екологични тежести чрез „фрагментация“ — разпадането на космическите апарати и образуването на отломки. Старшият автор Джин Сюан подчертава: „Трябва да се уверим, че изследванията няма да повтарят грешките, направени на Земята.“ Идеята за „3R“ — „намали, използвай повторно, рециклирай“ — предлага нов подход към проектирането на космически апарати. Това изисква материали за многократна употреба и ремонтируеми конструкции.

Изследователите предлагат да се проектират по-леки, по-издръжливи спътници, които могат да бъдат модернизирани и ремонтирани в орбита. Авторите отбелязват, че „гробни орбити“ увеличават навигационните рискове и влошават стабилността на орбиталната среда. Връщащото се оборудване изисква технологии за меко кацане, като парашути или въздушни възглавници. Всички елементи за многократна употреба трябва да преминат през строги тестове за безопасност.

Основните източници на космически отпадъци са фрагментацията (65%), като например сблъсъци, експлозии на гориво и спонтанно разпадане; изведени от експлоатация космически апарати и ракетни тела (30%); и обекти, свързани с мисията (5%), които са били случайно или умишлено изпуснати по време на операции. Увеличаването на фрагментацията е причинило самоподсилващ се цикъл на сблъсъци, което представлява нарастващ риск за орбиталната стабилност.

Екипът подчертава необходимостта от активно разчистване на орбиталните отломки с помощта на роботизирани манипулатори или мрежи. Системите с изкуствен интелект („ИИ“) – алгоритмичен интелект или методи за алгоритмичен анализ – помагат за избягване на сблъсъци с отломките. Цифровите модели могат да намалят броя на скъпите физически тестове. Сателитните данни могат да оптимизират проектите и да намалят отпадъците.

Тази диаграма класифицира базовите химични елементи, използвани в основните функционални компоненти на космическите апарати, в пет категории материали: основни структурни материали, оборудване за запалване и изстрелване, електронни системи и компоненти, системи за съхранение на енергия и външни защитни покрития. Всяка област е цветово кодирана и пространствено картографирана върху опростени модели на ракети и спътници, за да отрази функционалната сегментация. Елементите, които са критични поради широкото им използване или уникални функционални роли, са обозначени с триъгълници, показващи нивото им на устойчивост (горе вляво) и глобалните запаси (долу вдясно); червеното, оранжевото и зеленото показват съответно високи, средни и ниски нива.

Авторите подчертават, че е необходим системен подход, който обхваща целия жизнен цикъл на превозното средство. Сюан отбелязва: „Нуждаем се от иновации на всички нива — от материали до системи за данни.“ Международното сътрудничество и политическите рамки са от решаващо значение за оформянето на политиките за устойчиво космическо развитие. Такъв подход може да трансформира рутинните мисии в екологично устойчиви операции от следващо поколение.