Magnetická síť vyčistí orbitu  
Netradiční eliminace drobného kosmického odpadu, tentokrát v režii Japonské kosmické agentury.

 

O eliminaci kosmického odpadu na nízké oběžné dráze jsme už psali mnohokrát. Většina připravovaných technologií se zaměřuje na stahování vysloužilých družic nebo velkých fragmentů. Do praxe už se prosazuje plánovaná deorbitace funkčních kosmických strojů po skončení jejich mise. Tyto velké objekty jsou ovšem v hledáčku armádních i civilních sledovacích stanic. Díky tomu se jim je možné vyhnout, což je případ Mezinárodní kosmické stanice. Na drobné úlomky, atakující povrchy modulů či panely solárních článků zatím neexistuje adekvátní protizbraň. Několik konceptů se v minulosti vyskytlo, například masivní štít, který by do sebe nechal drobné částečky narážet a po určité době by sestoupil do hustých vrstev atmosféry, kde by shořel. Japonci se nyní pokusili o trochu jiný princip zachycení odpadu, ovšem konec mu přichystali stejný.


Buď 27.2.2014 v nákladovém prostoru rakety H-IIA nebo pravděpodobněji až na konci února 2015 (záleží na dohodě agentury JAXA s Univerzitou Kagawa) vstoupí na orbitu japonský experimentální satelit, který odvine směrem k zemskému povrchu asi 300 metrů dlouhé lano. To by mělo být vypleteno z ocele a hliníku. Dalo by se říci, že je to v podstatě síť, která by v rozvinutém stavu měla šířku 30 cm. Díky pohybu vodivého lana v zemském magnetickém poli se bude indukovat napětí po celé jeho délce. Může to být až několik set Voltů na kilometr.

 

Zvětšit obrázek
Schéma principu generování proudu a vzniku Lorentzovy síly. Zdroj: thevoltreport.com


Na horním konci lana jsou elektrony sbírány z okolní ionizované plazmy a na dolním konci blíže k Zemi jsou zase emitovány. Díky tomu teče směrem k hornímu konci lana elektrický proud. Při interakci proudu s magnetickým polem Země začne na lano působit Lorentzova síla, která mu bude bránit v pohybu. Díky tomu se bude rychlost sestavy snižovat a tak postupně klesne do hustých vrstev atmosféry. Pokud vás napadlo, že obrácením toku elektronů dodáním elektrické energie rychlost naopak zvýšíte, pak vás to napadlo zcela správně. Tento pohonný systém by mohl v budoucnu ušetřit mnoho tradičního chemického paliva satelitům i kosmickým stanicím.


Ale vraťme se zpět k japonskému sběrači kosmického odpadu. Jak jsme si před chvílí ukázali, kolem lana bude elektromagnetické pole. Vzhledem k tomu, že velké množství malých kosmických úlomků je z kovu, bude na ně pole působit. Úlomky mohou samozřejmě přicházet z různých směrů. Ty, které budou mít podobnou dráhu jako lano, mohou být magneticky zachyceny. U ostatních křižujících úlomků by k záchytu dojít nemělo, ale počítá se s jejich mírným zpomalením, čímž úlomky klesnou níže a snižuje se tak doba jejich nebezpečného pobytu na orbitě. Celá sestava bude z principu neustále klesat, až postupně vstoupí do hustých vrstev atmosféry, kde shoří a spolu s ní i všechny zachycené úlomky.


Tento scénář se však týká až dalších misí s délkou lana 1 km a více. První prototyp má pouze prokázat životaschopnost konceptu. Zachycení nějakého úlomku bude pouze

 

Zvětšit obrázek
Tradiční smutný pohled na zaneřádění nízké oběžné dráhy. Zdroj:theblaze.com


pověstnou třešínkou na dortu. V první řadě se otestuje odvinutí lana a ukáží se možné problémy a limity této technologie. A že jich může být požehnaně. O odvíjení lana v kosmu by mohli vyprávět astronauti z raketoplánu Columbia. Ti v únoru 1996 v rámci mise STS-75 měli vypustit 20,7 km dlouhé lano, které se po odvinutí 19-ti km utrhlo a létalo za raketoplánem jako memento nevydařeného pokusu. To byl samozřejmě extrémní případ, co týče délky lana. Pokus na satelitu TiPS (Tether Physics and Survivability Experiment) s šesti kilometrovým lanem provedený o 4 měsíce později už dopadl úspěšně. Dalším problémem mohou být samotné úlomky nebo mikrometeority, jejichž kolize s lanem může způsobit také přetržení. Čištění orbity bude samozřejmě probíhat na poměrně exponovaných orbitách, kde je i spousta větších objektů včetně funkčních satelitů. Případná kolize by pak naopak množství kosmického smetí zvýšila.



Doufejme, že zařízení se osvědčí a nejen tento prototyp, ale hlavně jeho následovníci budou pracovat tak, jak jeho tvůrci zamýšlejí. Vždyť na oběžné dráze je rozhodně co čistit. V současné době NASA a další organizace monitorující kosmický odpad registrují 22 000 objektů větších než 10 cm. Menší objekty není možné registrovat a tak se uvádí pouze odhad: Asi půl milionu objektů velikosti 1 cm a větších a 100 milionů drobných částeček.
Podaří-li se touto technologií zachytávat drobné úlomky, chtějí si do budoucna japonští odborníci troufnout i na větší objekty, jako jsou vysloužilé satelity. K tomu budou muset vyslat lano přes 10 km dlouhé.

 

Zvětšit obrázek
Štít chránící ISS. Zdroj:satellitetoday.com


Vědci z JAXA, Univerzity v Kagawě a firmě Nitto Seimo Co pracovali na projektu asi 5 let. Klíčovou část, to jest kovové lano, má na svědomí právě firma Nitto Seimo Co. Ta oplývá zkušenostmi s podobnými lany nebo tedy spíše sítěmi, které má ve svém portfoliu rybářských potřeb.


Nutnost bojovat s kosmickým odpadem si uvědomují i další kosmické agentury a další instituce. Zajímavý je například švýcarský projekt CleanSpaceOne nebo robot Satlets, který by odmontovával zdravé součásti z vysloužilých satelitů. Za ním se skrývá vojenská organizace DARPA. Za pozornost stojí i ochranný štít pro ISS (viz obrázek), který navrhla známá firma ATK.
A na závěr se ptáme: Kde byla JAXA se svým vynálezem, když jí Sandra Bullock tolik, tolik potřebovala?

 

Zdroje informací:
http://www.newscientist.com/article/mg22129534.800-japans-huge-magnetic-net-will-trawl-for-space-junk.html
http://www.thevoltreport.com/jaxa-space-junk-magnet-net-for-clear-skies/
http://inhabitat.com/japan-prepares-to-launch-giant-net-into-orbit-to-sweep-up-space-debris/
http://www.jaxa.jp/article/interview/vol67/p2_e.html
http://endtimeheadlines.wordpress.com/2014/01/17/japan-to-test-magnetic-net-that-can-fish-out-floating-space-junk/ (náhled. obrázek)
http://www.satellitetoday.com/publications/st/2012/02/24/atk-chief-technologist-orbital-debris-shield-receiving-rave-reviews-from-nasa/
http://en.wikipedia.org/wiki/Space_debris
http://en.wikipedia.org/wiki/Space_tether
http://www.space.com/24325-japan-space-junk-tether.html
http://cs.wikipedia.org/wiki/STS-75
http://www.tethers.com/edtethers.html
Zdroje obrázků:
http://www.avionics-intelligence.com/content/dam/avi/online-articles/2014/01/AI%20space%20debris%2019%20Jan%202013.jpg
http://www.theblaze.com/wp-content/uploads/2012/02/Space-Debris_University-of-Southampton.jpg
http://www.thevoltreport.com/wp-content/uploads/2014/01/jaxa-space-debris-dreams-volt-report-kenntron.jpg
http://www.satellitetoday.com/Assets/Image/SN%20ATK%20Shield%20.jpg

Psáno pro Kosmnautix a osel.cz

Datum: 15.02.2014 18:29
Tisk článku

Živý vesmír - Kde jsme? Kdo jsme? Kam směřujeme? - Elgin Duane
 
 
cena původní: 299 Kč
cena: 257 Kč
Živý vesmír - Kde jsme? Kdo jsme? Kam směřujeme?
Elgin Duane
Související články:

TNG50 je nejvíce detailní simulací vesmíru v dosavadní historii     Autor: Stanislav Mihulka (01.12.2019)
Kosmologická krize? Vesmír by mohl mít tvar koule     Autor: Stanislav Mihulka (05.11.2019)
Temnota na druhou: Jsou černé díry z temné energie?     Autor: Stanislav Mihulka (12.09.2019)
Virtuální Stroj na vesmíry odhaluje tajemství vzniku galaxií     Autor: Stanislav Mihulka (11.08.2019)
Do neznáma: Astronomové zmapovali vesmírnou prázdnotu v sousedství     Autor: Stanislav Mihulka (23.07.2019)



Diskuze:

Čistenie vesmíru

Vladimir Duga,2014-02-19 18:28:07

Je na čase, aby sa začalo z upratovaním. Nielen kozmický odpad, ale aj družice majú výrazný podiel na klimatických zmenách. Gravitačná sila, ktorá drží družice a kozmický odpad na obežných dráhach chýba pri držaní atmosféry a preto je atmosféra tenšia a redšia. Cez tenšiu a redšiu atmosféru dopadá na zemský povrch viacej slnečného žiarenia a preto sa stáva pobyt na priamom slnku z roka na rok nebezpečnejší.

Odpovědět


Čistenie vesmíru

Tomáš Viktora,2014-02-20 13:46:10

to se Vam povedlo, hlavne hlaska
"Gravitačná sila, ktorá drží družice a kozmický odpad na obežných dráhach chýba pri držaní atmosféry"

hodne jsem se zasmal, diky za lepsi den :))

Odpovědět

Kde by se asi tak vzala?

Lvy Janáček,2014-02-19 11:52:40

Sluneční panely??? :-)

Odpovědět

dve poznamky

Tomáš Hluska,2014-02-18 09:52:18

Z clanku:
"Pokud vás napadlo, že obrácením toku elektronů dodáním elektrické energie rychlost naopak zvýšíte, pak vás to napadlo zcela správně. Tento pohonný systém by mohl v budoucnu ušetřit mnoho tradičního chemického paliva satelitům i kosmickým stanicím."
Perpetum mobile? Pokud vim, tak se energie nikde sama netvori, takze na obraceni toku elektronu by clovek stejne potreboval dodat energii. A tu vezme kde? Nejspis zase z toho chemickeho paliva.

A pak druha poznamka. Rekneme, ze by vsech ulomku bylo 200 milionu (coz bude hodne nadnesene cislo, podle toho, co je v clanku). Ono to zni hodne, ale kdyz se clovek nad tim zamysli, tak toho zas tolik neni na nejaky jednotkovy objem. Vzhledem k tomu, ze to urcite neni vsechno v jedne rovine, tak to jen "vyredi" vsechny ty odpadky.
Cimz nechci rict, ze to neni problem. Je mi jasne, ze jediny ulomek muze znamenat zasadni problem pri srazce, jne jestli se z toho nedela vetsi strasak nez ve skutecnosti je.

Odpovědět


A tu vezme kde?

Z Z,2014-02-19 14:11:13

Že by z rotačnej energie Zeme? Zo spomínanej energie ionizovanej plazmy?

Odpovědět


dvě odpovědi

Tomáš Kohout,2014-02-19 14:32:58

Na první dotaz vám odpoví tento odkaz, který je i ve zdrojích k článku: http://www.tethers.com/edtethers.html.
Druhý dotaz: Drobné úlomky jsou problémem, protože poškozují funkční zařízení v kosmu, tím v lepším případě sníží jejich životnost, v horším je vyřadí z provozu, čímž se z nich stane nekontrolovatelný kosmický odpad. Zařízení také musí s pravděpodobnými zásahy počítat, takže musí mít proti nim různé štíty, dvojité stěny, kevlarové výplně a další obranu, což zvyšuje jejich hmotnost a hlavně cenu.

Odpovědět

K čemu je dobré

Pavel Krajtl,2014-02-17 17:20:07

Urychlovat to a navyšovat oběžnou dráhu? Odkud na to chcete tím Laserem zářit?

Odpovědět


Kam a ako svietiť

Tomáš Štec,2014-02-17 18:37:14

Predsa do protismeru pohybu (svietiť odpredu). Dôležité je spomaliť. Keď sa pri tom podarí postrčiť ešte o kúsok vyššie, o to lepšie – zmení sa excentricita dráhy – najnižší bod dráhy tým ďalej klesne do hustších vrstiev atmosféry.

Odpovědět


Martin Plec,2014-02-18 09:08:44

Není důležité zpomalit, ale změnit dráhu tak, aby v nejbližším bodě zasahovala do atmosféry. K tomu lze i zrychlit.

Odpovědět

Opakuji otázku

Martin Plec,2014-02-17 09:38:53

Přesně jak píše V.Hradec: objekty jsou ozařovány jen na chvilku, ale opakovaně při každém průletu. Takže znovu ta samá otázka: kam se tato technologie propadla? Buď se z nějakého důvodu nenašly peníze (což je sice dost realistický, ale zároveň hodně hloupý důvod, pokud je ta technologie tak nadějná, jak se jeví), nebo to opakované urychlování není tak jednoduché, jak to na první pohled vypadá. Možná ty laserem popostrkované objekty mění svou dráhu nepředvídatelně, a tak je problém je urychlovat opakovaně...

Odpovědět


To zní docela pravděpodobně

Jiří Novák,2014-02-17 13:15:59

Taková troska bude mít asi docela nepravidelný tvar, takže je otázkou, kterou část pod jakým úhlem laser zasáhne a jak ji tedy nakonec vychýlí.

Odpovědět


Martin Plec,2014-02-18 09:10:35

Otázka ale zní, zda to nepředvídatelné urychlení vadí tomu, aby při následujících průletech už laser nedokázal objekt přesně zaměřit.

Odpovědět

Ja by doporučoval skúsiť inú strategiu

Anton Matejov,2014-02-17 07:55:52

Vynesenie 1 Kg užitočného nákladu na obežnú dráhu stoji okolo 15 000 $. Načo to tam stále vynášať tak draho zo Zeme. Ono by bolo možne ten draho vynesený tovar a dnes smetie na niečo vhodne použiť. Skôr či budeme musieť preniesť neakú výrobu do vesmíru. Zem sa stane pre nás primala, treba ju aj trochu obľahčiť, aspoň neakou výrobou. Treba už začať aj dovážať neaké hodnoty z vesmíru. Budeme tam musieť teda vyniesť aj neaký materiál. Ono ho tam máme dosť v daných smetiach. Niektoré komponenty by možno bolo možné použiť znova pre ďalšie satelity, alebo ich ochranu napríklad protiradiačnú.
Energie ako napríklad slnečnej je tam dostatok a neobmedzuje ju naša atmosféra.
Aj na Zemi sme sem tam zistili zaujímavými projektami, že je vhodné recyklovať odpad. Viem že táto myšlienka vypadá komplikovane. Čítal som už nádejne projekty niektorých súkromných vesmírnych agentur, že chcú začať s ťažbou vzácnych kovov na blízkych asteroidov. Niektoré pritiahnuť na obežnú dráhu Zeme a tam ich spracovať. Ono v podstate ide aj o to, že ak sa naučíme
techniky s malými asteroidmi odtiaľ je už blízko k technikám, ako odkloniť tie väčšie asteroidy, ktoré by ľudstvo mohli aj vyhladiť, ak si to zameria na našu Zem . Zistime aj viacej o ich zloženiu a históriu našej Slnečnej sústavy. Možno im ale odporučím, že by mohli pouvažovať najskôr si tie techniky odskúšať na vesmírnom smetí.

Pokiaľ ide o spomínané lano, ešte by ma zaujímalo, ako to lano bude vedieť, či tam niečo užitočného nezničí?
Ono tam toho majú veľa aj vojsko, ktoré nám to ťažko oznámi.Už tam majú aj rúzne stealth zariadenia, aby im to tak rýchlo nezistili a vyzárá to ako smetie.

Odpovědět


Uvažujem aj o možnosti

Anton Matejov,2014-02-17 09:04:33

, že demilitarizované Japonsko cez JAXU odkazuje takýmto projektom naším vojenským veľmociam, že si tam svoju orbitu cez ktorú monitorujú aj jeho územie môže raz dva vyčistiť. Nech si vojaci a tajní ušetria tu námahu a nevynášajú tam rôznych drahých špehúňov.
Asi pred piatimi rokmi som čítal na Qark článok o neúspešnom americkom vypustení satelitu. Po opačnej dráhe sa ale rozbehol stealth satelit, ktorý veselo monitoroval Rusko. Nešlo ho úplne skryť, ale vyzeral, ako smetie. Ani Rusku som nezožral tie ich niektoré neúspešne vynesenie satelitov. Žijeme už v dobe rôznych vesmírnych vojenských a spravodajských kamufláži. Veď tých spravodajských kamufláži v histórii sme už zažili nespočet.
Zaujímalo by ma, či niektoré veľmoci nezavrčia na Japonsko a JAXU, ak im tam neakých drahých špehúňov vyradia s prevádzky.
Čítal som už o podobných projektov zo strany amíkov, ako aj Ruska. Možno že si tými projektami na likvidáciu odpadu vzájomne odkazujú...
No dobre, ak nám vyradíte svojimi projektami našich špehúňov mi tiež máme podobne projekty a vyčistime si svoje orbity od Vašich špehúňov...

Odpovědět


Vojtěch Kocián,2014-02-17 10:43:25

Velkým satelitům tato technologie moc vadit nebude. Maximálně může hrozit přímá srážka jako u jiných satelitů, ale i ty špionážní mají manévrovací trysky tak se mohou vyhnout, když bude obsluha vědět, kde se sběrač nachází.

S využitím odpadu je problém v tom, že má příliš velkou rychlost. Bylo by třeba s ním rychlost srovnat, odchytit a pak se stejným způsobem zaměřit na další. Je to jako byste chtěl recyklovat kulky, které minuly cíl ještě před jejich dopadem na zem. Těžba z asteroidu je zajímavá v tom, že je to hodně materiálu najednou. Rozhodně víc, než obsahuje těžařská souprava tam vyslaná. U odpadu je to naopak. Odchytový satelit by měl větší nebo srovnatelnou velikost s těmi odchytávanými kusy.

Osobně si myslím, že my mohlo stačit co nejvíce zredukovat množství nového odpadu a již existující šrot na nízké orbitě časem popadá sám. Zajímavější to může být na vyšších orbitách nebo na geosynchronní, kde je šrot zůstane v podstatě na věčné časy, jen mu Měsíc, Slunce a planety zařídí trochu chaotičtější dráhu, než mají tamní aktivně stabilizované satelity.

Odpovědět


Podobně jako Vy uvažují některé agentury

Tomáš Kohout,2014-02-18 07:32:09

Recyklace funkčních částí vysloužilých satelitů má v plánu DARPA (http://www.darpa.mil/Our_Work/TTO/Programs/Phoenix.aspx). Těžba na asteroidech a později i na větších objektech se připravuje a může to být nový impuls pro nastartování ekonomik na Zemi. O těžbu se zajímají dvě firmy Planetary Resources a Deep Space Industries. Reálněji vypadá projekt první z nich, tak uvidíme. Hodně jim pomůže NASA, která chce technologii zachycení asteroidu vyzkoušet sama. Následně asteroid dopraví na oběžnou dráhu Měsíce, kde by k němu měli přiletět kosmonauti.

Odpovědět

Ad laser

Tomáš Kohout,2014-02-16 21:27:14

Vzhledem k tomu, že aktivní objekty jsou dnes velmi přesně monitorovány, systém by znal jejich dráhy a věděl tedy, kdy do daného perimetru nemá zářit. Jinak by mohl buď zaměřovat větší vysloužilé objety nebo prakticky náhodně zkoušet svou sílu na drobné úlomky. Záleželo by na velikosti rozpočtu takového projektu. Zda by investorům šlo o maximální efektivitu přístroje nebo o intenzivní čištění orbity.

Odpovědět

Laser

Vláďa Hradec,2014-02-16 20:58:55

Jestli jsem správně pochopil smysl této technologie. Je to tak, že laser září několik stovek svazků o vysoké intenzitě. Zasažené objekty jsou ozářeny třeba jen na zlomek vteřiny a postupně dostávají impulzy při každém průletu.

Odpovědět

Před pár lety...

Martin Plec,2014-02-15 22:14:51

...jsem četl o likvidaci vesmírného odpadu pomocí laserů. Laserovým paprskem se měl u kousků odpadu měnit tvar jeho dráhy, a ten nakonec spadnout do atmosféry a shořet. Přišlo mi to jako nadějné a mnohem levnější řešení, než vysílat do kosmu všelijaké čistící satelity. Zajímalo by mě, kde je tomu nápadu nyní konec.

Odpovědět


Petr Jíčínský,2014-02-15 23:11:52

Laickou úvahou se mi to zdá nesmyslné. Počítám, že většinou se jedná o odpad s velkou hybností, tedy metalický a tedy s velkou odrazivostí, zaměřit takový odpad je dosela riziko. Nehledě k tomu, že při rychlostech kosmického odpadu je velice nebezpečná i milimetrová kulička, a to opravdu nevím, jak by ji laserový satelit hledal. Ale možná se pletu.

Odpovědět


Martin Plec,2014-02-16 12:37:24

Nešlo o satelity, ale o lasery na Zemi. Z nějakého důvodu měly být nejefektivnější na odpad nízko nad obzorem. Původní článek jsem nenašel, ale na webu je několik jiných článků s podobnou tematikou:

http://www.novinky.cz/veda-skoly/228102-nasa-chce-vymest-vesmirne-smeti-kolem-zeme-pomoci-laseru.html
http://gymplari.webnode.cz/news/s-vesmirnym-smetim-si-maji-poradit-laserova-dela-nebo-vodni-granaty/

Jinak i z laického hlediska mi to nepřipadá nesmyslné - když bude paprsek do odpadků strkat opakovaně po mnoho desítek oběhů, tak by bylo divné, kdyby jejich oběžnou dráhu nezměnil. Přitom se nepředpokládá, že do konkrétní částice odpadu bude strkat nepřetržitě, takže jediný laser by mohl obsloužit zároveň desítky částic.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace