Как малый бизнес помогает NASA бороться с космическим мусором и лунной пылью

Космические исследования — это одно из самых амбициозных и захватывающих направлений человеческой деятельности. Однако она также связана с рядом технических и инженерных сложностей, которые требуют постоянного поиска новых и эффективных решений. Две из таких сложностей — это космический мусор и лунная пыль, которые представляют угрозу для безопасности и успешности космических миссий.

Космический мусор — это любые искусственные объекты, находящиеся на орбите Земли, которые не выполняют своих функций или потеряли связь с Землей. Это могут быть спутники, ракеты, обломки станций, инструменты и т. д. По оценкам, на орбите Земли находится более 34 тысяч объектов размером более 10 см, более 900 тысяч объектов размером от 1 до 10 см и более 128 миллионов объектов размером от 1 мм до 1 см. Эти объекты движутся со скоростью до 28 тысяч км/ч и могут сталкиваться друг с другом или с работающими спутниками, вызывая повреждения или разрушения. Кроме того, космический мусор может представлять опасность для жизни астронавтов на Международной космической станции или при выходе в открытый космос.

Лунная пыль — это тонкие частицы лунной поверхности, которые образуются в результате воздействия метеоритов, солнечного ветра и других факторов. Лунная пыль имеет острый и неровный вид, так как не подвергается эрозии в отсутствии атмосферы. Лунная пыль может прилипать к поверхности космических аппаратов или скафандров астронавтов за счет электростатического заряда или ван дер ваальсовых сил. Это может приводить к ухудшению работы оборудования, засорению фильтров, уменьшению эффективности солнечных батарей и т. д. Кроме того, лунная пыль может попадать в дыхательные пути или глаза астронавтов, вызывая раздражение или аллергию.

Для решения этих проблем NASA выбрало шесть американских малых бизнесов, которые получат почти 20 миллионов долларов на разработку технологий для борьбы с космическим мусором и лунной пылью. В рамках своих контрактов компании должны создать прототипы, которые будут демонстрироваться или использоваться в космических полетах.

Одна из таких компаний — Astroscale, которая получила контракт от Европейского космического агентства на тестирование технологии, которая позволит улавливать и уничтожать космический мусор с помощью специальных аппаратов, оснащенных магнитами и сетками. Эта технология предполагает, что аппарат Astroscale будет приближаться к целевому объекту, захватывать его магнитом или сеткой и выводить его на низкую орбиту, где он сгорит в атмосфере. Таким образом, Astroscale надеется снизить количество космического мусора и повысить безопасность космической деятельности.

Другая компания — Masten Space Systems, которая разрабатывает технологию для создания мгновенных посадочных площадок для лунных миссий. Эта технология заключается в том, что во время посадки на лунную поверхность в ракетный двигатель впрыскиваются специальные частицы, которые образуют покрытие над лунной пылью. Это покрытие имеет большую термическую и абразивную стойкость и уменьшает эрозию и образование кратеров от реактивной струи. Это позволяет большим и малым посадочным модулям безопасно приземляться на любой регион Луны без риска повреждения от лунной пыли. Кроме того, эта технология избавляет от необходимости строить посадочные площадки заранее или использовать лунные ресурсы для этого.

Эти и другие технологии, поддерживаемые NASA, показывают, что малый бизнес может играть важную роль в развитии космической отрасли и преодолении ее вызовов. Малые бизнесы обладают гибкостью, инновационностью и предпринимательством, которые необходимы для создания новых и эффективных решений. Кроме того, малый бизнес может способствовать экономическому росту и конкурентоспособности США на мировом рынке космических услуг. Поэтому NASA продолжает поддерживать и сотрудничать с малыми бизнесами в рамках различных программ и проектов.

Космический мусор и лунная пыль — это не только проблемы, но и возможности для развития космической эксплорации. С помощью новых технологий можно не только снизить угрозу от этих факторов, но и использовать их в своих интересах. Например, космический мусор может быть переработан или использован как строительный материал для космических структур. Лунная пыль может быть источником полезных элементов или служить основой для лунной индустрии. Таким образом, космическая эксплорация может стать не только научным, но и экономическим проектом для всего человечества.

Какие факторы влияют на формирование и свойства лунной пыли?

Факторы, которые влияют на формирование и свойства лунной пыли, это: воздействие метеоритов, солнечный ветер, космическое излучение, температурные перепады и гравитация. Воздействие метеоритов приводит к разрушению лунной поверхности и образованию тонких частиц пыли. Солнечный ветер и космическое излучение ионизируют и заряжают частицы пыли, что усиливает их прилипание к другим поверхностям. Температурные перепады вызывают термический стресс и трещины в частицах пыли. Гравитация определяет скорость и направление движения частиц пыли. Все эти факторы делают лунную пыль острой, неровной, абразивной и электрически активной.

Какие физические и химические процессы происходят при образовании покрытия над лунной пылью?

Физические и химические процессы, которые происходят при образовании покрытия над лунной пылью, заключаются в следующем:

• При впрыскивании специальных частиц в ракетный двигатель они смешиваются с горячими газами и выходят из сопла в виде струи.
• При контакте со струей частицы лунной пыли нагреваются и частично испаряются или расплавляются.
• При охлаждении испаренные или расплавленные частицы лунной пыли и специальные частицы образуют твердое покрытие над поверхностью лунных аппаратов или скафандров.
• При этом покрытие имеет разную толщину, структуру и состав в зависимости от типа специальных частиц, температуры струи, скорости посадки и других параметров.

Какие экономические и социальные выгоды может принести использование космического мусора и лунной пыли в качестве ресурсов для космической индустрии?

Экономические и социальные выгоды, которые может принести использование космического мусора и лунной пыли в качестве ресурсов для космической индустрии, заключаются в следующем:

• Уменьшение зависимости от земных ресурсов, которые могут быть дефицитными, дорогими или экологически неблагоприятными. Это может снизить затраты, увеличить прибыль и сократить экологический след космических проектов.
• Создание новых рабочих мест, отраслей и рынков, связанных с переработкой, использованием или продажей космического мусора и лунной пыли. Это может способствовать экономическому росту, конкурентоспособности и инновациям в космической отрасли.
• Развитие научных знаний, технологий и образования, связанных с изучением и использованием космического мусора и лунной пыли. Это может повысить качество и доступность космического образования, науки и исследований.
• Улучшение качества жизни, благополучия и безопасности людей, которые могут получать выгоду от продуктов или услуг, созданных из космического мусора или лунной пыли. Это может включать энергию, топливо, материалы и т. д.

Таким образом, использование космического мусора и лунной пыли в качестве ресурсов для космической индустрии может иметь множество экономических и социальных выгод, которые могут улучшить жизнь на Земле и в космосе.

Источник:
https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/sbir_sttr/nasa-selects-small-businesses-for-orbital-debris-surface-dust-tech