Космос и экология: переработка воды и пластика на МКС, солнечная электростанция на орбите и уборка космического мусора

12 апреля во всем мире отмечается день космонавтики. Recycle подготовил подборку о том, как космические технологии могут помочь в борьбе с загрязнением окружающей среды, а также о том, как ученые и исследователи делают пребывание в космосе более экологичным. 

Переработка пластика на МКС

На Международной космической станции работает 3D-принтер Refabricator, с помощью которого экипаж станции может создавать новые предметы, перерабатывая при этом образующиеся в экспедиции пластиковые отходы.

Под действием высоких температур Refabricator может переплавлять пластиковое сырье, превращая его в волокна. Затем из волокон будет напечатан заданный астронавтом объект.

Процесс создания новых объектов контролируется с помощью видеокамер операторами, которые находятся на Земле. 

Принтер для космической станции разработала команда Tethers Unlimited. Предполагается, что  в дальнейшем принтер также сможет быть полезным при полетах на Луну и на Марс.

Refabricator может даже перерабатывать пластиковые предметы, которые на Земле, как правило, не подлежат переработке. Почти все материалы, которые доставляются на станцию, упаковывают в пластиковые пакеты. Их тоже можно переработать в 3D-принтере в космосе, например, изготовив из них чехлы для телефона, гаечные ключи или столовые приборы. 

Такая возможность принтера позволит сокращать количество запасных материалов, которые регулярно доставляются на МКС.  

Технология предусматривает переработку и печать в два этапа. На каждом этапе Refabricator будет выполнять семь циклов переработки и печати деталей на борту МКС. Все предметы, напечатанные на принтере, впоследствии будут отправлены на Землю для тестирования и анализа, чтобы определить влияние процесса переработки на свойства новых продуктов из пластика.

Контроль за вырубками из космоса

Роскосмос использует современные технологии для контроля за лесными пожарами и вырубками деревьев. Так, в ведомстве обещали пересчитать все деревья на территории России. Об этом пишет РИА «Новости» со ссылкой на главу госкорпорации Дмитрия Рогозина.

Это позволит своевременно следить за лесными пожарами и вырубками деревьев, определить незаконное строительство, а также посчитать, какие виды деревьев растут в России.

«Орбитальная группировка может объединить хорошей связью, интернетом всю большую страну. Я уже говорил про высокое разрешение наших космических аппаратов. Это уже десятки сантиметров... Это означает, что мы можем пересчитать все деревья, которые растут в Российской Федерации», - заявил Рогозин.

До этого в Twitter появился бот компании Descartes Labs, с помощью которого любой человек может отслеживать распространение лесных пожаров. По данным компании-разработчика, бот способен собирать полученные от спутника снимки и отслеживать данные, ориентируясь на хештеги к постам в социальной сети. 

Первая космическая солнечная электростанция

Китайские ученые планируют построить на околоземной орбите первую в истории космическую солнечную электростанцию.

Станция разместится на на высоте 36 000 километров над Землей. Она сможет собирать солнечную энергию независимо от времени суток, метеорологических условий и атмосферного воздействия планеты. Затем энергия со станции будет преобразовываться в микроволны или лазерный луч и передаваться на Землю.

Проект станции появился еще в 2015 году. По мнению китайских ученых, новая станция может стать «неисчерпаемым источником чистой энергии для человечества». Например, она сможет обеспечивать поставку электроэнергии бесперерывно и в 6 раз эффективнее, чем любая имеющаяся на Земле солнечная ферма. 

Сейчас ведется строительство экспериментального прототипа электростанции. Испытания на орбите начнутся в 2021-2025 годах. К 2030 году ученые хотят вывести на околоземную орбиту электростанцию мегаваттного класса, а к 2050 – гигаваттного. 

Основной сложностью китайские специалисты называют вес электростанции. Для нормального функционирования станция должна весить около 1000 тонн. 

Предполагается, что космическая электростанция поможет уменьшить загрязнение воздуха от выбросов наземных станций, работающих на ископаемых видах топлива. 

Переработка воды в космосе

Специалисты NASA планируют разработать технологию переработки воды в космосе. Благодаря новой технологии The Water Recovery System космонавты будут обеспечены чистой водой в течение всего полета.

Планируется, что использованная в космосе вода будет собираться в специальную емкость с гравитационным полем, с помощью которого осуществляется очистка жидкости от различных примесей.

Эксперты космического агентства сняли и разместили в интернете видео, в котором показан процесс переработки кофе в чистую воду на борту МКС.

По словам астронавтов, им приходится брать в космос много воды, вследствие чего космический аппарат становится тяжелым. Чтобы разгрузить летательный аппарат, в NASA начали разработку метода, позволяющего переработать вторичную воду в чистый продукт.

Солнечные батареи на МКС

В начале января 2017 года на МКС модернизировали систему энергоснабжения, для чего заменили солнечные батареи, проработавшие на МКС с первого дня.

Робот-манипулятор Dextre заменил 48 старых никель-водородных батарей станции на 24 более эффективных литий-ионных.

Благодаря новым аккумуляторам четыре гигантские солнечные панели могут обеспечивать энергией космическую станцию. 

Солнце является единственным источником электрической энергии для МКС. Солнечные панели медленно разворачиваются на солнце и могут обеспечивать станцию энергией, даже когда она находится в тени.

Экологичная упаковка еды для космонавтов

Сотрудники Самарского технического университета разработали съедобную упаковку для продуктов питания космонавтов. 

По словам представителей СамГТУ, прочная упаковочная пленка из растительного сырья не имеет аналогов в мире. Она специально была разработана для упаковки продуктов питания космонавтов и должна помочь решить проблему утилизации мусора.

В ней можно не только хранить, но и разогревать продукты питания. В дальнейшем пленку можно съесть вместе с пищей. По мнению разработчиков, пленка может использоваться и в других экстремальных условиях - например, в экспедициях в Арктике и Антарктике.

Упаковочную пленку производят из овощного и фруктового пюре. В дальнейших планах ученых - создать упаковку на основе экстрактов шалфея, эвкалипта, душицы.

Спутники для контроля загрязнения воздуха

В Китае планируют использовать спутники для мониторинга и контроля загрязнения воздуха в разных регионах страны. 

Для этого в стране запустят специальную программу спутникового наблюдения по технологии дистанционного зондирования Земли. Это, по словам экспертов, позволит быстро распознавать экологические проблемы, в том числе повышенную концентрацию твердых частиц, а также быстро на них реагировать.

С помощью спутников можно будет оперативно следить за состоянием воздуха в самых загрязненных городах Китая. Программа стартует в Пекине и других 26 городах Северного Китая, известных экологическими проблемами. В дальнейшем к программе присоединятся города по всей стране. 

Уборка космического мусора

Первым космическим мусором стал фрагмент ракеты, который вывел первый искусственный спутник Земли на околоземную орбиту. Ко времени полета Юрия Гагарина в космос в околоземное пространство находилось 200 рукотворных мусорных объектов, к 1980 году их число выросло до 500.

До 2007 года на орбите насчитывалось около семи тысяч крупных обломков. По оценкам Европейского космического агентства, сейчас на расстоянии в пределах 2000 км от Земли находятся около 900 000 объектов размером более 1 см. 

Уборкой космического мусора будут заниматься несколько компаний. Например, японская Astroscale уже привлекла для своего проекта по уборке космического мусора инвестиции в размере $102 млн. Мусор на орбите Земли представляет опасность для спутников и космических станций.

Собирать мусор японцы будут с помощью небольших спутников, которые затем сами сгорят вместе с ним в атмосфере. 

Фирма Российские космические системы также представила прототип орбитального аппарата для сбора и утилизации мусора на околоземной орбите. Он позволит перерабатывать космический мусор в горючее.

Планета для будущих поколений

Руководитель космической экспедиции на МКС, астронавт из Германии Александр Герст перед возвращением на Землю записал эмоциональное видеообращение (доступны русские субтитры) к своим будущим внукам. Он показал в нем красивые кадры планеты из космоса, а также обратил внимание на экологические проблемы и будущее Земли.