Бумажные самолёты могут стать решением проблемы космического мусора

Схема складывания самолётика из листа А4. Автор: Acta Astronautica (2025). DOI: 10.1016/j.actaastro.2025.06.052

Космический мусор — серьёзная проблема. Рост числа запусков спутников в последние годы привёл к загрязнению низкой околоземной орбиты (НОО) обломками отработанных ступеней ракет, фрагментами космических аппаратов и вышедшими из строя спутниками. Помимо риска столкновения с действующими спутниками, критически важными для навигации, связи и прогнозирования погоды, крупные обломки могут упасть на Землю.

Космический мусор также представляет угрозу для окружающей среды. Старые ракеты и спутники сгорают при повторном входе в атмосферу, оставляя след химических веществ, способных повредить озоновый слой. Чем больше мы запускаем, тем сильнее загрязняется НОО и тем масштабнее становятся проблемы.

Космические агентства и частные компании ищут способы уборки мусора, но также исследуют возможности создания более экологичных ракет и спутников с использованием органических полимеров вместо металлов. В новом исследовании, опубликованном в журнале Acta Astronautica, учёные обратились к оригами — древнему японскому искусству складывания бумаги — в поисках устойчивой альтернативы.

Бумажные самолёты в космосе

Экспериментальная установка в гиперзвуковой аэродинамической трубе Университета Токио. Автор: Acta Astronautica (2025). DOI: 10.1016/j.actaastro.2025.06.052

Максимильен Бертэ и Кодзиро Судзуки из Университета Токио смоделировали запуск бумажного самолётика с Международной космической станции (МКС) на высоте 400 км со скоростью 7800 м/с, аналогичной орбитальной скорости станции. Их интересовало, сколько времени потребуется для входа в атмосферу и какую температуру сможет выдержать бумажная конструкция.

Согласно компьютерному моделированию, благодаря особой схеме складывания самолёт оставался стабильным в вакууме, плавно планируя. Однако через четыре дня, на высоте около 120 км, ситуация изменилась — аппарат начал беспорядочно вращаться.

«Крайне низкий момент инерции бумажного космического самолёта и его аэродинамическая стабильность позволяют пассивно сохранять ориентацию при входе в атмосферу. Ниже 120 км ожидается неконтролируемое вращение с последующим сгоранием на высоте 90–110 км», — пояснили исследователи.

Физическая модель

Комбинированная модель бумажного самолёта с алюминиевым хвостом (а) до и (b) после испытаний. Автор: Acta Astronautica (2025). DOI: 10.1016/j.actaastro.2025.06.052

Учёные также создали физическую модель самолёта из бумаги с алюминиевым хвостом и испытали её в гиперзвуковой аэродинамической трубе. При скорости, соответствующей числу Маха 7, носовая часть деформировалась, а концы крыльев обуглились, но конструкция не разрушилась за 7 секунд испытаний. Однако при более длительном воздействии она бы сгорела.

Небольшой шаг вперёд

Это исследование демонстрирует, как простая идея может вдохновить на создание экологичных решений проблемы космического мусора. Авторы предполагают, что бумажные космические аппараты могли бы использоваться для сбора данных о Земле, полностью сгорая в атмосфере без вредных последствий. Это небольшой, но важный шаг к более безопасному и экологичному освоению космоса.

Дополнительная информация: Maximilien Berthet et al, Study on the dynamics of an origami space plane during Earth atmospheric entry, Acta Astronautica (2025). DOI: 10.1016/j.actaastro.2025.06.052