Японские ученые усовершенствовали плазменный двигатель для очистки космоса от мусора

Почему плазменный двигатель для космического мусора не спасёт нас завтра: честный разбор

Японские инженеры из Тохоку снова удивили. Они доработали плазменный двигатель, который может тормозить орбитальный мусор без касания. Звучит как научная фантастика. Но давайте без эйфории — что там на самом деле и почему до уборки орбиты ещё далеко.

В основе — двунаправленный плазменный пучок. Два луча летят навстречу друг другу, создавая разность импульсов. Один «толкает» мусор, другой — сам двигатель. Это обходит третий закон Ньютона: если бы луч был один, аппарат бы просто улетал назад. А тут — чистое торможение объекта.

Главная фишка — магнитное поле в форме пика. Идею, кстати, подсмотрели в термоядерных реакторах — там такими полями удерживают плазму. В двигателе это поле закручивает плазму так, что её КПД резко растёт. Результат: тяга 25 миллиньютонов при мощности всего 5 кВт. Для сравнения — предыдущая версия 2018 года выдавала в три раза меньше.

25 мН — это примерно вес монетки в 2,5 рубля. Но в космосе этого хватает, чтобы за 100 дней увести с орбиты объект массой в тонну. Точнее, не хватает — нужно 30 мН. Но они почти дотянули.

Как это работает: пошаговая схема

Шаг 1. Двигатель генерирует два встречных потока ионизированного газа (плазмы).
Шаг 2. Магнитное поле пика сжимает лучи — они становятся плотнее и быстрее.
Шаг 3. Разница в скорости лучей создаёт чистую силу, которая тормозит мусор. Аппарат при этом остаётся на месте — почти.

Самое интересное — это бесконтактный метод. Не нужно ловить обломок сеткой или гарпуном. Просто подлетаете на безопасное расстояние — и «дуете» плазмой. Мусор замедляется, его орбита снижается, и он сгорает в атмосфере. Без риска столкновения.

Проблема, о которой молчат

На низкой орбите, по официальным данным, болтается около 14 000 крупных обломков (размером с мяч и больше). Мелких — миллионы. Крупные — самая большая угроза для спутников и МКС. Если не чистить, через 20-30 лет наступит синдром Кесслера — цепная реакция столкновений, после которой космос станет непроходимым.

Но у нового двигателя есть ограничения. Вот главные.

• Расстояние до мусора нужно держать строго — слишком близко риск столкновения, слишком далеко — плазма рассеивается.
• Масса самого устройства — десятки килограммов. Запуск такого аппарата стоит миллионы. А мусора много — на каждый обломок нужен свой «буксир».
• Энергия — 5 кВт. На орбите это можно получить от солнечных батарей, но они громоздкие. Плюс нужно охлаждение.

Личное наблюдение автора. Недавно я заметил, что в новостях почти не говорят о времени. 100 дней на одну тонну — это если двигатель работает непрерывно. На практике нужны манёвры, коррекция, ожидание. Полная очистка даже крупных обломков может занять десятилетия. А каждый год к ним добавляются новые — от запусков и аварий.

Сравнение с альтернативами

Плазменный — пока самый безопасный. Но он не универсален. Например, для медленно вращающихся обломков он подходит, а для быстро кувыркающихся — нет. Плазма просто не попадёт в нужную точку.

Что дальше?

Разработчики говорят о необходимости доработок. Нужно уменьшить массу двигателя, увеличить ресурс, решить проблему навигации вблизи мусора. Коммерческого прототипа пока нет — только лабораторные стенды. Я думаю, что первые реальные миссии по очистке орбиты запустят не раньше 2030-х годов. И то — если найдут инвестора.

Однако сам подход — использование магнитного поля из термояда — это прорыв. Он позволяет делать двигатели компактнее и эффективнее. Возможно, через 10 лет мы увидим целые флоты таких «пылесосов». Но пока — это красивая технология, которая решает лишь часть огромной проблемы.

Резюме от автора. Двигатель — шаг вперёд, но не серебряная пуля. Без политических решений (запрет на создание нового мусора) и без снижения стоимости запусков проблема не решится. Технология — только инструмент. А использовать его или нет — выбор человечества.