Ректор Новосибирского государственного университета Михаил Федорук опубликовал статью в соавторстве с выпускниками физического факультета НГУ разных лет Александром Рубенчиком (Lawrence Livermore National Laboratory, USA) и Сергеем Турицыным (Aston University, UK), сообщает сайт Новосибирского государственного университета.
Статья “Влияние эффекта самофокусировки на лазерную чистку космического мусора“ (The effect of self-focusing on laser space-debris cleaning) вышла в журнале «Light: Science & Applications» Nature Publishing Group.
За время c начала космической эры на орбите Земли (около двух тысяч километров) накопилось много объектов как естественного, так и искусственного происхождения: различные мелкие метеориты, фрагменты ступеней летательных аппаратов и другой космический мусор, количество которого уже измеряется в тысячах тонн.
В рамках проекта «Orion», которым занимается Ливерморская национальная лаборатория, предполагается смещать мелкие опасные объекты, составляющие значительную часть космического мусора, в плотные слои атмосферы при помощи воздействия мощного лазерного луча большого диаметра, приводящего к изменению траектории полета.
Рисунок с сайта НГУ
Основной смысл новой научной работы, опубликованной выпускниками НГУ, связан с вопросом о том, как повлияет атмосфера на распространение такого мощного лазерного пучка и, соответственно, на его возможности менять траектории мелких космических объектов. На его динамику оказывает влияние тот факт, что плотность атмосферы зависит от высоты, и это меняет нелинейный показатель преломления (воздуха), который влияет на распространение такого сверхмощного лазерного пучка. Авторы работы с помощью численного моделирования показали, что атмосферное уменьшение нелинейного показателя преломления дает возможность подавить распад сверхмощного пучка на филаменты. Лазерный гауссов пучок по мере продвижения «вверх» (рассматривался предел до 1000 километров) будет сохранять форму, меняя радиус и амплитуду автомодельным образом за счет явлений дифракции и самофокусировки, даже при огромных начальных мощностях во много раз превышающих порог самофокусировки в воздухе (на поверхности Земли).
– Хотя рассматриваемые нами эффекты простые, во время исследования мы столкнулись с рядом неожиданных явлений. Достаточно удивительно, что такие мощные начальные мощности лазерного пучка не приводят к эффекту самофокусировки и разбиению пучка на филаменты, – рассказывает об исследовании Михаил Федорук. – Разумеется, эта идея звучит как что-то из области фантастики, но как ни странно, этот проект рассматривается вполне серьезно такой всемирно известной организацией как Ливерморская национальная лаборатория. Разумеется, наша работа не ставила целью дать полное исчерпывающее описание проблемы и ее решение. Мы постарались стимулировать дальнейшие более точные и объемные вычисления и исследования этой общечеловеческой проблемы (потеря спутников может сказаться на очень многом). Такое лазерное воздействие на объект в космосе с Земли – непростая техническая задача. Можно сказать, это грандиозная задумка, о сроках реализации которой говорить еще рано.
