image: A specialist in spacecraft movement control analyzed the process of placing vehicle stages, boosters, and other space debris into the so-called disposal orbit and suggested cleaning lower orbits up with a spacecraft that has modules with engine units on board. These modules will attach to space debris objects and move them away. As for the geostationary orbit, a preferable way to clean it up would be a towing spacecraft that transports space debris objects into the disposal orbit. view more
Credit: RUDN University
Le professeur de RUDN University, spécialiste dans le domaine du contrôle de mouvement des engins spatiaux, a analysé comment les étages d'accélération, les étages supérieurs des engins spatiaux et d'autres grands débris spatiaux sont emmenés sur « l'orbite funéraire ». Il s'est avéré qu'il est plus rentable de nettoyer les orbites basses à l'aide d'un vaisseau spatial transportant des modules détachables avec des moteurs à bord. Ces modules sont attachés aux débris spatiaux en cours d'élimination. Il est préférable de dégager l'orbite géostationnaire à l'aide d'un remorqueur, qui lui-même livre des objets sur l'orbite de dépôt. L'étude a été menée avec un groupe d'employés de Bauman Moscow State Technical University. Les résultats des travaux sont publiés dans Advances in Space Research.
Outre les satellites et l'ISS, des milliers de véhicules en panne, des propulseurs de fusée et d'autres débris spatiaux se déplacent sur diverses orbites autour de la Terre. Lorsqu'ils entrent en collision, des débris sont obtenus. Par exemple, en 2018, en raison de huit destructions dans l'espace proche de la Terre, plus de 1000 nouveaux fragments observables sont apparus. Plus il y a de débris dans l'espace, plus il y a risque de désactiver les satellites opérationnels et de laisser les gens sans systèmes de communication et de surveillance par satellite. Le professeur de RUDN University Andrei Baranov et ses collègues du BMSTU Dmitry Grishko et Georgy Shcheglov ont étudié les paramètres des débris spatiaux sur différentes orbites et ont calculé les schémas les plus économiques pour voler autour de ces objets.
Dans les orbites basses proches de la Terre, d'une altitude de 600 km à 2000 km, il y a 160 étages d'accélération, chacun d'une masse de 1,1 à 9 tonnes. Dans le voisinage de l'orbite géostationnaire à une altitude de 35 786 km, les objets les plus visibles et potentiellement dangereux sont 87 blocs de propulsion pesant 3,2 à 3,4 tonnes chacun. Les tailles, la masse et les paramètres de ces objets diffèrent considérablement entre eux, il est donc difficile de développer un seul type de collecteur pour leur "nettoyage » : Elimination vers des orbites de stockage, où les "débris" ne constitueront pas un danger pour les satellites en exploitation.
Pour les orbites proches de la Terre, il a été proposé d'utiliser un collecteur d'ordures d'une longueur de 11,5 m, d'un diamètre de 3 m et d'une masse d'un peu plus de 4 tonnes. Un tel assembleur peut transporter 8 à 12 modules avec des systèmes de propulsion à bord. Pour déplacer les étages plus légers des fusées porteuses, 50 à 70 kg de carburant à l'intérieur du module suffiront, et environ 350 kg de carburant seront nécessaires pour amener l'étage Zenit-2 de neuf tonnes sur l'orbite funéraire. La masse totale de l'appareil d'assemblage au lancement est de 8 à 12 tonnes. Les lanceurs modernes peuvent facilement lancer une telle charge sur des orbites allant jusqu'à 1000 km. Une fois que l'assembleur a épuisé tous ses modules amovibles, il se connectera à un dernier étage de plus du lanceur et sera envoyé avec lui dans la haute atmosphère, où ils brûleront.
Pour le « nettoyage» en orbite géostationnaire, une équipe de chercheurs a suggéré d'utiliser un appareil d'une masse d'environ deux tonnes, d'une hauteur de 3,4 m, d'une longueur et d'une largeur de 2,1 m. Les calculs ont montré que s'il était chargé de modules détachables, comme dans la variante pour orbites basses, pour l'enlèvement de tous les débris de l'orbite géostationnaire nécessitera 3 à 4 fois plus de véhicules. Par conséquent, il est préférable d'utiliser le véhicule de collecte géostationnaire comme remorqueur. Selon des estimations préliminaires, il pourra fonctionner jusqu'à 15 ans et mettre 40 à 45 objets en orbite pendant cette période.
« Concevoir un collecteur de débris spatiaux pour des orbites basses est plus difficile que pour une orbite géostationnaire. De plus, dans le meilleur des cas, un engin spatial ne peut prendre que 8 à 12 objets depuis des orbites basses, tandis que 40 à 45 à proximité de l'orbite géostationnaire. Ainsi, il est beaucoup plus difficile de dégager des orbites basses que des orbites géostationnaires. Cette conclusion importante devrait être prise en compte par les entreprises commerciales et les agences spatiales qui envisagent de déployer des constellations de centaines et de milliers de satellites dans cette zone de l'espace proche de la Terre «, Docteur en sciences physiques et mathématiques Andrey Baranov, professeur au Département de mécanique et mécatronique de RUDN University.
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Journal
Advances in Space Research