Порошковая покраска спасёт человечество?

Зарождение этого проекта произошло в не столь далёком 2004 году, когда был обнаружен астероид Апофис размером 325 метров (официальное название Астероид (99942) Апофис (2004 MN4). Небеса таят в себе бессчётное число ещё не открытых естественных объектов. Коих только в солнечной системе таится великое множество. И очередной не описанный доселе астероид каких-то небывалых эмоций поначалу не вызывал. Но всё же вскоре открытие вызвало ажиотаж - расчеты показали, что существует вероятность в 2,7%, что Апофис, получивший свое имя в честь древнеегипетского бога зла и разрушения, столкнется с Землей в 2029 году. Затем ученые исключили эту угрозу, подсчитав, что 13 апреля 2029 года астероид пролетит на расстоянии 37,6 тысячи километров от центра Земли. Однако, было установлено, что после "свидания" в 2029 году астероид может изменить свою орбиту так, что при следующем возвращении может столкнуться с Землей. Для этого астероид в момент сближения должен пройти через "замочную скважину" - очень узкую область пространства. Ранее считалось, что прохождение астероида через одну из таких "скважин" может привести к его падению на Землю в 2036 году, однако в январе специалисты НАСА по результатам новых наблюдений установили, что этот риск практически исключен, вероятность этого событий оказалась меньше 1 на миллион.

Рис.1 Орбита Апофиса

Группа Фарноккьи провела новые расчеты, учитывающие имеющиеся новые данные, и обнаружила около 20 "замочных скважин", которые ведут к столкновению Апофиса с Землей в будущем. В их числе оказалась одна такая "скважина" шириной 2 метра, прохождение через которую ведет к столкновению Апофиса с Землей 12 апреля 2068 года с вероятностью 2,3 на миллион.

В связи с этим ученые из Университета Техаса, Исследовательского центра Эймса (НАСА), научного центра короля Саудовской Аравии Абдель Азиза предложили свой способ изменить траекторию опасных астероидов, причем без ядерных взрывов и прочих разрушительных «спецэффектов». Более того, ученые обсуждают возможность отправки к астероиду Апофис экспериментального «перехватчика астероидов» — в качестве дополнительной полезной нагрузки какой-либо плановой космической миссии.

Согласно полученным 9 января 2013 года данным, «Апофис» оказался темнее (альбедо 0,23 вместо вычисленного ранее 0,33), крупнее на 20 процентов (325 ± 15 м) и примерно на 75 процентов тяжелее, чем считалось ранее. Низкая отражательная способность затрудняет его визуальное обнаружение. При высокой средней орбитальной скорости (30728 км/с) и массе «Апофиса» около 27 млн тонн, он всё ещё представляет серьёзную потенциальную угрозу. Все упомянутые расчёты привели к осознанию уровня опасности исходящего от открытого небесного тела, которого оказалось достаточно для возникновения желания избежать встречи с ним.

Рис 2. Общий вид объекта  (http://www.celestiamotherlode.net/catalog/images/screenshots/various/asteroids_2004_MN4_Apophis_1__Lorenzo_Barcella.jpg )

Группа исследователей из техасского университета A&M под руководством Дэвида С.Хайланда планируют повлиять на траекторию астероида с помощью изменения его альбедо (отражательной способности). Специальный беспилотный космический аппарат нанесет на поверхность астероида светлую или темную краску. В результате на астероид начнет действовать эффект Ярковского: одна сторона астероида нагревается солнечным светом больше, чем другая. Возникающая при этом реактивная сила в естественных условиях очень мала и требуются миллионы лет для незначительного изменения орбиты астероида. Но если искусственно нанести очень контрастные краски на разные стороны астероида, реактивную тягу можно заметно увеличить.

Рис.3 Принципы воздействия на вращение астероида

Ученые хотят испытать этот метод борьбы с астероидной угрозой на 270-м астероиде Апофис, который сблизится с Землей в 2029 и 2036 годах. Для этого к Апофису, внимание:нужно отправить космический аппарат с трибостатическим покрасочным агрегатом, который покроет определенные участки астероида порошковой краской.

Это позволит изменить альбедо Апофиса и отклонить его траекторию до трех радиусов Земли к 2036 году.Миссия, названная Apophis Mitigation Technology Mission (AMTM), должна продемонстрировать возможность такого «перехвата» и покраски астероида с помощью электростатической краски. Результаты будут контролироваться камерами с высоким разрешением.
Для начала ученые хотели бы отправить небольшого разведчика для оценки массы и альбедо Апофиса. Эта миссия под названием Apophis Exploration and Mitigation Platform (AEMP) может стартовать в феврале 2021 года. В апреле 2022 года космический аппарат вышел бы на орбиту вокруг Апофиса и с высоты 200 м тщательно изучил бы его свойства и характеристики орбиты. Через год после изучения Апофиса, можно было бы отправить покрасочный аппарат AMTM, который провел бы первый в истории человечества эксперимент по изменению орбиты небесного тела.

Поскольку идея изменения эффективности отражения солнечного света при помощи изменения пигментации и окраски поверхности не нова, в данном случае применение порошковых красок для изменения свойств поверхности астероида рассматривают как наиболее эффективное.Итак, вниманию читателей, занятых в сфере услуг порошковой покраски, представлен исключительно любопытный объект для покрытия – небесное тело, напомним, размером 325 метров.

Порошковую краску можно зарядить электростатически и полимеризовать за счёт фотоэлектрической активации, что предоставляет наибольшие возможности в части снижения массы нагрузки на транспортное средство – критически важный фактор при разработке экспедиции в дальний космос.

Апофис обладает высоким электрическим сопротивлением и его освещённая сторона накапливает положительный статический заряд по мере выбивания электронов солнечным ветром. Кроме заряда поверхности это приводит к формированию вокруг астероида оболочки из парящих вокруг него отрицательных частиц, как показано на рисунке.

Рис 4. Схематичное изображение распыления краски и распределения заряда в пространстве вокруг астероида

Из-за слабой силы гравитации, присущей астероидам такого типа, сложность вызывает уже просто попытка покрыть поверхность Апофиса частицами, способными изменить его альбедо. Выходом может явиться электрическая зарядка частиц. Придав им отрицательный заряд, можно заставить их притянуться к поверхности астероида даже в отсутствие гравитационного взаимодействия. Электростатическая зарядка частиц применяется в промышленных процессах окраски путём трибозаряда или электростатического заряда, называемого также корона. Для рассматриваемого случая более применим трибо заряд, возникающий при трении и требующий меньше расхода электроэнергии.

Трибоэлектрический распылитель в Системе Изменения Альбедо Поверхности (Surface Albedo Treatment System (SATS) будет использовать сжатый инертный газ для транспортировки порошковых частиц через узкий проход, в котором стенки распылителя будут являться донором электронов, а частицы порошка – акцепторами. Изменение заряда частиц обусловлено свойствами материала, их конфигурацией и методом нанесения. Который можно охарактеризовать тремя факторами: впрыск, растворение и завихрение под давлением. Ещё предстоит определить оптимальные параметры, позволяющие максимально зарядить частицы при минимальной массе груза и требуемой мощности. Многочисленные модели оказались непригодными для настолько сложной системы, поэтому потребуется лабораторное оборудование для опробования и сипытаний различных вариантов. Система Изменения Альбедо Поверхности состоит из четырёх компонентов, как показано на рисунке: камера хранения инертного газа, ёмкость для хранения краски, смесительная камера и трибостатическая трубка. Прототип распылителя предполагается создать с помощью инженеров из фирмы SAMES.

Рис 5. Схематическое изображение трибостатического распылителя

Размах авторов описанного выше покрасочного проекта потрясает воображение. По крайней мере такой заказ вряд ли можно было вообразить кому-либо из отечественных покрасчиков.В программе авторов в качестве сроков выполнения основных подготовительных мероприятий указан 4 квартал 2011 года. К сожалению, найти какие-либо подтверждения выполнения ими взятой на себя миссии трибостатического спасения человечества не удалось.

Быть может, у потенциальных арабских спонсоров (научно-технологический центр им. Короля Абдул Азиза королевства Саудовская Аравия), коим была предложена честь профинансировать самый глобальный покрасочный проект, появилась возможность спасти человечество от чего-нибудь другого. Кто знает, сколько ещё опасностей подстерегает нашу маленькую планету и её неразумных детей.  Или, быть может, инженеры фирмы SAMES глубже задумались о том, как покрасить положительно заряженный астероид трибостатическим способом. Или вдруг столь ответственную миссию всё-таки не доверят автоматике. И в космос придётся отправлять в скафандре отечественного маляра с привычным ему фторопластовым стволом и коробкой краски под мышкой. Не всё ж Брюсам Уиллисам взрывать кометы. Что-то и наши могли бы покрасить где-то там на орбите. Да и за метр квадратный меньше взяли бы.

В любом случае, после официального озвучивания в декабре 2009 года эта история, судя по всему, пока не получила своего продолжения. Будем ждать дальнейших новостей из Техаса.

http://www.odri.com.ua/news/36