Jak papierowe samoloty mogą pomóc rozwiązać problem kosmicznych śmieci

Liczba kosmicznych śmieci znajdujących się na niskiej orbicie okołoziemskiej stale rośnie. badacze wykorzystali papierowe samoloty, aby spróbować rozwiązać ten problem.

.Gwałtowny wzrost liczby wystrzeliwanych satelitów w ostatnich latach sprawia, że niska orbita okołoziemska (low Earth orbit – LEO) jest pełna śmieci, takimi jak porzucone korpusy rakiet, uszkodzone części i niedziałające satelity. Oprócz ryzyka kolizji z działającymi satelitami, które są niezbędne do nawigacji, komunikacji i prognozowania pogody na Ziemi, duże fragmenty mogą również spaść na naszą planetę.

Kosmiczne śmieci mogą również stanowić zagrożenie dla środowiska. Stare rakiety i satelity spalają się po ponownym wejściu w atmosferę, pozostawiając za sobą ślad związków chemicznych, które mogą uszkodzić warstwę ozonową. Im więcej człowiek wystrzeliwuje na orbitę, tym większy bałagan tam się tworzy, co jeszcze bardziej powiększa problem.

Agencje kosmiczne i prywatne firmy szukają sposobów na pozbycie się tych śmieci, ale również, badają to jak budować bardziej zrównoważone rakiety i satelity przy użyciu organicznych polimerów zamiast metali. Naukowcy z University of Tokyo, pod kierownictwem Maximiliena Bertheta i Kojiro Suzuki, w nowym badaniu, wykorzystali papierowe samoloty, aby znaleźć zrównoważoną alternatywę do produkcji satelitów. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Acta Astronautica.

Badacze zastanawiali się, co by się stało, gdyby papierowy samolot został wystrzelony z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) na wysokość 400 kilometrów i z prędkością 7800 metrów na sekundę – podobną do tej, z którą porusza się ISS. Chcieli między innymi dowiedzieć się, ile czasu zajmie powrót do ziemskiej atmosfery i ile ciepła materiał mógłby wytrzymać.

Przeprowadzone symulacje komputerowe wskazały, że początkowo samolot pozostawałby stabilny ze względu na sposób, w jaki został złożony, płynnie szybując w warunkach próżni kosmicznej. Jednak po czterech dniach, gdy osiągnąłby wysokość około 120 kilometrów nad powierzchnią Ziemi, przewróciłby się i zaczął wymykać się spod kontroli.

„Niezwykle niska bezwładność i areodynamiczna stabilność papierowego samolotu kosmicznego umożliwiłaby mu pasywne utrzymywanie stabilnej orientacji przez większość czasu wejścia w atmosferę. A poniżej wysokości około 120 kilometrów wystąpiłby ruch wahadłowy, któremu towarzyszyłoby silne ogrzewanie, skutkujące spaleniem na wysokości około 90-110 kilometrów” – wyjaśniają naukwocy.

Naukowcy zbudowali również fizyczny model samolotu wykonany z papieru z aluminiowym ogonem. Umieścili go w tunelu aerodynamicznym Kashiwa Hypersonic and High Enthalpy Wind Tunnel znajdującym się na University of Tokyo, aby sprawdzić, jak będzie się zachowywał w warunkach podobnych do ponownego wejścia w atmosferę. Poddali go działaniu prędkości mach 7 (2401 m/s) przez siedem sekund, podczas których nos wygiął się do tyłu, a na końcówkach skrzydeł pojawiły się zwęglenia, ale samolot nie rozpadł się. Gdyby jednak eksperyment trwał dłużej, spłonąłby.

.Zdaniem naukowców, badanie pokazuje, jak prosty pomysł może zainspirować bardziej zrównoważone podejście do radzenia sobie z kosmicznymi śmieciami. Astronomowie sugerują również, że papierowe statki kosmiczne mogłyby przysłużyć się w przyszłych misjach, takich jak zbieranie danych o Ziemi, a następnie mogłyby zostać całkowicie spalone bez pozostawiania groźnych szczątków lub szkodliwych substancji. Coś tak małego jak papierowe samoloty, jak wskazują naukowcy, może zainspirować do stworzenia rozwiązań, które sprawią, że podróże w kosmos będą lepsze dla środowiska, bezpieczniejsze dla infrastruktury na orbicie i ludzi na Ziemi.

Oprac. EG