Για δεκαετίες υπάρχει το ερώτημα σχετικά με το τι θα συμβεί αν πετάξουμε μια σαΐτα από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Τώρα, αυτό το ερώτημα απαντήθηκε σε μια νέα μελέτη, μαζί με τις προεκτάσεις του.
Το διάστημα γύρω από τον πλανήτη μας γεμίζει επικίνδυνα. Είναι ένας χώρος με χιλιάδες δορυφόρους και διαστημικά σκουπίδια παλιών αποστολών. Δεν είμαστε το πιο καθαρό είδος στον πλανήτη μας και το ίδιο ισχύει και έξω από αυτόν.
Μια ανησυχία σχετικά με τα συντρίμμια είναι ότι θα μπορούσαν να προκαλέσουν το «Φαινόμενο Kessler» (ή Σύνδρομο Kessler ). Με απλά λόγια, το Φαινόμενο Kessler είναι όταν ένα μεμονωμένο γεγονός (όπως μια έκρηξη ενός δορυφόρου) σε χαμηλή τροχιά γύρω από τη Γη δημιουργεί μια αλυσιδωτή αντίδραση, καθώς τα συντρίμμια καταστρέφουν άλλα αντικείμενα σε τροχιά. Σε περίπτωση που συμβεί αυτό, τα συντρίμμια θα μπορούσαν να συνεχίσουν να συγκρούονται με άλλα αντικείμενα, προκαλώντας ενδεχομένως προβλήματα επικοινωνίας και αφήνοντας περιοχές του διαστήματος απρόσιτες για τα διαστημόπλοια.
Αυτό σημαίνει πως θα έχουμε μεγάλο πρόβλημα με το διαδίκτυο και το GPS, ενώ δε θα μπορούμε να φύγουμε και από τον πλανήτη ποτέ ξανά! Για αυτό καταβάλλονται προσπάθειες για τον καθαρισμό της τροχιάς της Γης από συντρίμμια και πεθαμένους δορυφόρους, ενώ γίνονται κινήσει και στο να δημιουργούμε διαστημόπλοια και δορυφόρους που θα αντέχουν περισσότερο και θα μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν ακόμα και μετά το τέλος των αποστολών τους.
«Μια ερευνητική κατεύθυνση είναι τα οργανικά υλικά ως υποκατάστατο των παραδοσιακών μεταλλικών, για τη μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων των διαστημικών σκαφών κατά την καύση τους κατά την είσοδο στην ατμόσφαιρα», εξηγεί η ομάδα στη νέα της μελέτη. «Μια άλλη ερευνητική κατεύθυνση είναι τα αναδιπλούμενα πανιά οπισθέλκουσας, για την επιτάχυνση της τροχιακής φθοράς των δορυφόρων σε χαμηλή τροχιά της Γης (LEO) στο τέλος του κύκλου ζωής τους και την απομάκρυνση των διαστημικών υπολειμμάτων. Ένα διαστημικό αεροπλάνο origami (που σημαίνει «διπλωμένο χαρτί» στα Ιαπωνικά), τοποθετημένο ανάμεσα σε αυτές τις τάσεις, μπορεί να προσφέρει νέες οδούς για βιώσιμη αξιοποίηση και εξερεύνηση του διαστήματος».
Για να μελετήσει αυτή τη δυνατότητα, η ομάδα προσομοίωσε τι θα συνέβαινε αν μια σαΐτα από ένα φύλλο χαρτιού Α4, εκτοξευόταν από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό σε ύψος 400 χιλιομέτρων από την επιφάνεια της Γης.
Στη μελέτη, η ομάδα μοντελοποίησε πόσο γρήγορα θα φθείρονταν η τροχιά του αεροπλάνου, τον προσανατολισμό του σε σχέση με την κατεύθυνση ταξιδιού του και πόση θέρμανση θα υπέστη καθώς θα κατευθυνόταν μέσα από την ατμόσφαιρά μας.
Εκτός από τις προσομοιώσεις, έγιναν και δοκιμές σε αεροδυναμική σήραγγα με ένα ελαφρώς τροποποιημένο επίπεδο (για το πείραμα αυτό συνδυάστηκε αλουμίνιο με χαρτί), διαπίστωσαν ότι το αεροπλάνο μπορεί να πετάει εκπληκτικά καλά, τουλάχιστον στην αρχή.
«Το διαστημικό επίπεδο είναι στατικά σταθερό γύρω από την κατεύθυνση που δείχνει τη ροή (ο άξονας Χ ευθυγραμμισμένος με την εισερχόμενη ροή) σε κλίση και εκτροπή», γράφει η ομάδα. «Αυτό υποδηλώνει ότι μπορεί να είναι σε θέση να διατηρεί παθητικά την ευθυγράμμιση με την τροχιακή κατεύθυνση κατά τη διάρκεια της πτήσης στην αραιή ατμόσφαιρα [σε χαμηλή τροχιά γύρω από τη Γη]».
Σύμφωνα με την μελέτη, η τροχιά της σαΐτας θα μειωνόταν πολύ γρήγορα μετά την ανάπτυξη και θα εισερχόταν στην ατμόσφαιρα της Γης σε μόλις 3.5 ημέρες. Οι δοκιμές στην αεροσύραγγα έδειξε πως η σαΐτα θα είχε μόνο λίγες παραμορφώσεις από την ατμόσφαιρα, όμως ακόμα και αυτό δε θα ήταν αρκετό για να το σώσει.
Άρης: Αρχαίο σύστημα ποταμών αποκαλύπτει πως ήταν πιο υγρός από ότι πιστεύαμε!
«Με βάση τα αποτελέσματα των δοκιμών υπερηχητικής αεροδυναμικής σήραγγας και την προσομοίωση, οι επιφανειακές δυνάμεις που ασκούνται στο διαστημικό επίπεδο κατά την είσοδο στην ατμόσφαιρα δεν αναμένεται να προκαλέσουν σημαντική παραμόρφωση», εξηγεί η ομάδα. «Ωστόσο, το χάρτινο διαστημικό επίπεδο υφίσταται σοβαρή αεροδυναμική θέρμανση της τάξης των 105 W /m (ή 10 W/cm2) για αρκετά λεπτά. Συνεπώς, αναμένεται καύση ή πυρόλυση κατά την είσοδο στην ατμόσφαιρα».
Ενώ η αποστολή ενός χάρτινου αεροπλάνου για να καεί στην ατμόσφαιρά μας μπορεί να μην ακούγεται πολύ χρήσιμη, αυτή η δυνατότητα μιας χρήσης ήταν που αναζητούσε η ομάδα.
«Η ισχυρή ευαισθησία του χάρτινου διαστημικού αεροπλάνου στην αεροδυναμική αντίσταση στην αραιή ατμόσφαιρα [χαμηλής γήινης ατμόσφαιρας] υποδηλώνει ότι θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως παθητικός ανιχνευτής για τη μέτρηση της ατμοσφαιρικής πυκνότητας», καταλήγει η ομάδα.
«Η πυκνότητα του αέρα μπορεί να υπολογιστεί αντίστροφα από την τροχιακή του κίνηση. Δεδομένης της σύντομης διάρκειας εισόδου στην ατμόσφαιρα, τα δεδομένα αποκτώνται γρήγορα. Λόγω του εξαιρετικά χαμηλού κόστους ενός χάρτινου διαστημικού αεροπλάνου, πολλαπλές αποστολές θα μπορούσαν να πραγματοποιηθούν ταυτόχρονα και να επαναληφθούν σε τακτά χρονικά διαστήματα, παρέχοντας ταυτόχρονες κατανεμημένες μετρήσεις».
Η ομάδα προτείνει στη μελέτη της τη χρήση χάρτινων αεροπλάνων σε αποστολές χαμηλού κόστους και χαμηλής τροχιά, όπως για παράδειγμα αν χάρτινα αεροπλάνα εξοπλισμένα με συστήματα απεικόνισης λεπτής μεμβράνης.
Η μελέτη δημοσιεύεται στο Acta Astronautica.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
