Спутники, срок службы которых добегает конца, вполне возможно, в ближайшем будущем будут использовать солнечные паруса, которые обеспечат им замедление в атмосфере Земли. Эта новая технология позволит содержать орбиты «в чистоте», то есть без космического мусора. Инициатива Европейского космического агентства «Clean Space» планирует проверить на практике, насколько эффективна эта многообещающая технология.
В 2008 году ESA обязалось «удалять» спутники с ключевых орбит в течении 25 лет после окончания их миссий.
Самый простой метод реализации этого «обязательства» предусматривает резервирование на спутниках достаточного количества топлива, чтобы направить его обратно к Земле – однако резервирование дополнительных запасов топлива будет значительно сказываться на массе полезной нагрузки, что в свою очередь приведёт к сокращению сроков миссий.
То, что иногда называют «terminator» или парусами торможения, призваны увеличить сопротивление на низкоорбитальных спутниках в верхних слоях атмосферы. Эта альтернативная технология не только менее дорогостоящая, но и практически не скажется на общей массе спутника.
Специалисты Европейского космического агентства исследовали различные аспекты технологии солнечного паруса, в том числе анализировали преимущества использования сверхлёгких парусных мембран и технологию раскрытия паруса.
В настоящее время «Clean Space» заключила несколько контрактов на проведение исследований в этом направлении: один предусматривает разработку всей подсистемы паруса, а другой –выбор наиболее оптимального материала для паруса. Параллельно в рамках инициативы проходит тестирование пробных «макетов», и разработка планов последующего развития технологии.
Цель тендера «Architectural Design and Testing of a De-orbiting subsystem» («Архитектурного проектирования и испытания системы схода с орбит») предусматривает рассмотрение всех возможных вариантов доступных технологий, с последующей разработкой общей системы, которую можно было бы без проблем размещать на различных спутниках.
Эта подсистема должна быть модульной и одновременной масштабируемой. Её масштаб, то есть площадь солнечного паруса может варьироваться в зависимости от высоты орбиты и размеров спутника-хозяина – чем выше находится орбита, тем больше должна быть площадь паруса, для того чтобы максимизировать атмосферное сопротивление.
В рамках исследований первоначально планируется спроектировать модуль, который был бы достаточно компактным для того, чтобы его можно было установить на спутники, запускаемые посредством ракета-носителя ESA «Vega», который может выводить на низкую околоземную орбиту космические аппараты, массой до 150 кг.
Важно придумать такой парус, который не утратил бы все свои свойства и характеристик за период эксплуатации спутника.
Потенциально соответствующие технологии предусматривают разворачивание конструкции из армированного полимера, покрытого углеродным волокном, разработанным Germany’s DLR space agency и надувных «бумов», состоящих из нового полимерного материала, разработанного ESA совместно с Airbus Space and Defence. Недавно были проведены наземные испытания раскрытия паруса 20м х 20 м, кроме того испытана модель, имеющая конструкцию паутинки, каждая ячейка которой имеет размеры 5 м х 5 м.
После того, как работа по строительству тестового образца модели паруса будет завершена, ему предстоит пройти серию вакуумных и тепловых тестов, что позволит выяснить, насколько парус способен противостоять экстремальным условиям космического пространства.
Второй тендер «Deployable Membrane» предусматривает рассмотрение всех возможных вариантов мембранных материалов, с целью выбора оптимального покрытия для паруса.
Этот материла в первую очередь должен быть эластичным, поскольку ему предстоит длительное время пребывать в собранном виде. Во-вторых, он должен быть устойчивым к износу и прочным, поскольку после раскрытия, у него появится много «врагов», таких как метеорные тела, фрагменты космического мусора, ультрафиолетовое излучение, экстремальные перепады температур и дегазация.
