Проблема космического мусора возникла во второй половине 20-го века с запуском первых искусственных спутников Земли. Оставленные на земных орбитах космические объекты стали представлять угрозу функционирующим спутникам и, в особенности, станциям с экипажами на борту.

С расширением освоения человеком космоса численность объектов космического мусора начала стремительно расти. Это потребовало принятия соответствующих мер и в 1993 году космическими агентствами ряда государств был образован Межагентский координационный комитет по космическому мусору (МККМ). Основными целями этой организации являются обеспечение взаимного обмена информацией между членами комитета, расширение возможностей сотрудничества, разработка мер по снижению техногенной засорённости околоземного космического пространства. Данным комитетом были разработаны «Руководящие принципы МККМ по предупреждению образования космического мусора».

Украиной также был разработан и принят от 19 июля 2006 года соответствующий документ «Ограничение засорения околоземного космического пространства при эксплуатации космической техники», который диктует основные правила космической деятельности в Украине. Все основные положения этого документа соответствуют международным рекомендациям Межагентского координационного комитета по космическому мусору.

В настоящее время многие компании ведущих космических государств разрабатывают системы по очистке околоземного пространства от космического мусора. Эти системы могут быть условно разделены на два типа: пассивные и активные.

Пассивные системы устанавливаются на объекты, подлежащие уводу в плотные слои атмосферы, заранее, и приводятся в действие по завершению миссии. Данные системы могут основываться на различных физических принципах. Принцип действия предлагаемых ГП «КБ «Южное» устройств заключается в увеличении силы аэродинамического сопротивления за счёт создания большой площади путём надувания/развёртывания специальных конструкций.

Активные системы представляют собой автономные космические аппараты, способные осуществлять увод объектов космического мусора в земную атмосферу и/или переводить их на специальные орбиты захоронения.

Активные системы

ПРОЕКТ «LEOSWEEP»

В настоящее время ГП «КБ «Южное» в кооперации с другими украинскими организациями принимает участие в международном проекте «LEOSWEEP», частично финансируемом Европейским союзом в рамках 7-й Рамочной программы.

В данном проекте исследуется возможность увода с околоземных орбит в плотные слои атмосферы крупных объектов (например, ступеней ракет-носителей) с помощью ионного воздействия, создаваемого на борту космического аппарата, находящегося непосредственно перед объектом космического мусора.

КОСМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ АКТИВНОГО УДАЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО МУСОРА

Космическая система предназначена для эффективного увода с низких околоземных орбит (высотой до 1 000 км) в плотные слои атмосферы средних объектов космического мусора (массой до 1 000 кг и габаритами до 5 м).

В состав системы входят:

  • КА-перехватчик, оснащаемый комплектом модулей для улавливания и увода объектов космического мусора;
  • Наземный комплекс управления.
Характеристики КА-перехватчика
Сухая масса ~ 1000 кг
Масса топлива для маневрирования ~ 600 кг
Количество улавливающих модулей 6 шт
Характеристики улавливающего модуля
Масса конструкции ~ 200 кг 
Масса топлива для увода в плотные слои атмосферы ~ 200 кг

Время увода объекта КМ массой 1 000 кг с высоты 1 000 км составляет полтора витка.

Пассивные системы

НАДУВНАЯ ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА

Каркасная надувная тормозная система состоит из надувного каркаса и шарообразной оболочки. Каркас представляет собой трубчатую конструкцию, которая состоит из герметичных элементов.

Длина рукавов-перемычек элементов выбирается так, чтобы в рабочем состоянии форма надувного каркаса обеспечивала натяжение наружной оболочки близкое к форме шара.

Надувание каркаса происходит через отдельные рукава, каждый из которых наполняет газом свой элемент каркаса. При повреждении одного из элементов каркаса частицей КМ работоспособность тормозного устройства сохраняется.

Технические характеристики

  • Вес устройства увода КМ составляет не более 3% от веса уводимого объекта.
  • Материал: полиэтилентерефталатная плёнка с наружной металлизацией алюминием, толщина ПЭТФ составляет 6 мкм. Наружная металлизация плёнки обеспечивает защиту оболочки от разрушения под действием атомарного кислорода и ультрафиолетового излучения в космосе.
  • Придание шарообразной формы обеспечивается за счёт надувания каркаса специальным источником газа.
  • Газ наддува: азот. Оболочки надувных конструкций наполняются газом через специально предусмотренные рукава (газоводы).

МЕМБРАННАЯ ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА

Устройство увода с орбиты на основе саморазворачивающихся штанг выполнено в форме четырёхгранной пирамиды, прикреплённой вершиной к объекту. Основание пирамиды – правильный четырёхугольник. Четыре боковые грани пирамиды образованы треугольными мембранами, прикреплёнными к штангам, расположенным вдоль четырёх рёбер пирамиды.

Размеры и форма устройства увода выбраны исходя из условий обеспечения средней площади сечения пирамиды в раскрытом состоянии 178 м2, а также минимизации габаритов и массы устройства увода в транспортном положении. Устройство увода приводится из транспортного в рабочее положение за счёт запасённой энергии деформации скрученных штанг.

Технические характеристики

  • Вес системы 20 кг, что составляет 1% от веса уводимого объекта                     (III ступень РКН «Циклон-4»).
  • Материал: полиимидная плёнка, толщина плёнки 12 мкм.
  • В транспортном положении: объём ~ 45 дм3, габариты: диаметр – 532 мм, высота – 204 мм.
  • В развёрнутом состоянии: длина штанг составляет 13.5 м, угол наклона штанги к основанию пирамиды – 15°, габариты основания мембраны – приблизительно 18?18 м.