Am stat de vorbă cu doi tineri cercetători de la INCAS „Elie Carafoli”, care au finalizat un important proiect de cercetare pentru Agenția Spațială Europeană (ESA). Proiectul face parte dintr-un program mai amplu al ESA, care își propune să reducă numărul de deșeuri spațiale aflate pe orbita terestră. Sper că vă dați seama cu câtă nerăbdare am așteptat întâlnirea cu cei doi tineri cercetători…
Nu vreau să lungesc mult introducerea. Întâlnirea a fost fascinantă. A fost pentru prima oară în viața mea de jurnalist când nu a mai fost nevoie să pun întrebări. Domnii ingineri Cesar Banu și Radu Blideran mi‑au povestit atât de clar despre parcursul proiectului Design for Demise (D4D, Proiectare în scopul distrugerii), încât m-aș fi simțit cumplit de vinovat dacă i-aș fi întrerupt.
Totuși, am apucat să îi întreb cum au ajuns să lucreze într-un domeniu atât de avansat, cum este cel spațial.
RADU BLIDERAN: Încă din timpul Facultății de Aeronave am dorit să lucrez în domeniul spațial. Imediat după absolvire, am lucrat la Romaero, apoi la o firmă de proiectare. Dorind foarte mult să lucrez în cercetare, m-am angajat la INAV (Institutul de Aviație). De aici, pasul următor a fost să mă mut la INCAS. Încă din primele zile am intrat în proiectul D4D.
CESAR BANU: Și eu am urmat cursurile Facultății de Aeronave. După absolvire am lucrat, vreme de doi ani, la INCAS, unde m-am ocupat de proiectare și calculul de rezistență al structurilor de aviație. Apoi, am lucrat o vreme la INAV, după care m-am reîntors la INCAS. După revenire, am lucrat o vreme la proiecte de aviație, după care mi s-a oferit oportunitatea de a lucra la proiectul spațial D4D, singurul proiect de până acum care fost realizat în întregime de INCAS.
Cum era firesc, au urmat două întrebări scurte: „Ce este D4D? De ce este important?”. Așa cum vă spuneam, domnii cercetători au fost în mare vervă. Mi-au povestit cu mare entuziasm despre proiectul acesta, pe care tocmai l-au finalizat. Nu m-a lăsat inima să îi întrerup. I-am ascultat cu o încântare cuminte. În continuare, vă voi prezenta o sinteză a lucrurilor pe care le-am aflat de la cercetătorii Radu Blideran și Cesar Banu.
„Noi suntem doar doi dintre cei care au lucrat la acest proiect. Echipa a fost mai mare și a fost compusă numai din cercetători de la INCAS. Proiectul D4D are drept obiectiv studierea problemelor legate de reintrarea în atmosferă a lansatoarelor vehiculelor spațiale și face parte din inițiativa Clean Space a ESA.
Conform acestei inițiative, se propun niște reguli la nivel internațional, astfel încât nici un deșeu să nu mai rămână pe orbita terestră. Pentru ca ele să fie eliminate, trebuie găsite soluții încă din momentul proiectării lansatorului. De exemplu, ultima treaptă, care este folosită pentru inserția satelitului pe orbită, rămânea acolo, pe aceeași orbită cu satelitul, până acum vreo 10-15 ani. Aceasta nu mai avea la dispoziție mijloace care să îi altereze orbita, pentru a reveni în atmosfera terestră sau pentru a se muta pe orbita rezervată pentru deșeurile spațiale.
Noi ne-am focalizat atenția pe Vega, cel mai mic dintre lansatoarele Agenției Spațiale Europene. Am analizat misiunile lansatorului Vega din toate punctele de vedere: atât cazurile în care misiunea s-a desfășurat în regim nominal, cât și cele în care au apărut probleme. Mai bine zis, am fost preocupați de problema readucerii ultimei trepte pe Pământ, într-un interval mai scurt de 25 de ani, în funcție de diferitele scenarii avute în vedere.
Plecând de la acest obiectiv al Clean Space Initiative, noi am analizat cum pot fi administrate diverse situații. Obiectivul nostru a fost să identificăm soluțiile prin care fragmentele, mai mari sau mai mici, care ajung pe Pământ să se supună regulilor internaționale. Acestea prevăd ca ele să revină pe Terra în zone nepopulate, cum ar fi cele polare sau largul oceanelor.
Proiectul nostru s-a desfășurat pe mai multe etape.
În prima etapă a proiectului, am făcut o trecere în revistă a tuturor regulamentelor pe care trebuie să le respectăm în ceea ce privește deșeurile spațiale. Tot în această etapă, am caracterizat componentele fiecărei trepte ale lansatorului Vega, care ne interesau pentru calculele de reintrare în atmosfera terestră.
În cea de-a doua etapă, s-au analizat problemele legate de optimizarea traiectoriilor de reintrare. De exemplu, dacă se constata că aveam un punct de impact într-o zonă populată, trebuia să identificăm cum am putea modifica parametrii lansatorului pentru ca impactul să se mute într-o zonă nepopulată. Am analizat un număr mare de scenarii, care porneau din momentul în care ultima treaptă a lansatorului se afla deja pe orbita terestră.
Scenariile ca atare au fost puse la dispoziție de către ESA. Patru dintre ele se refereau la situații neprevăzute, la probleme care apar după lansare, astfel încât nu mai are loc înscrierea pe orbita programată. În cazul scenariilor nominale, cele în care funcționarea ultimei trepte se înscria în parametrii programați, noi am stabilit punctul de pe orbită în care trebuia dată comanda de deorbitare, astfel încât fragmentele treptei să ajungă pe Terra în locurile sigure, despre care vă povesteam mai devreme.
Tot în această etapă a trebuit să punem la punct o strategie complexă de „pasivizare”. Asta înseamnă că, înainte de reintrarea în atmosferă, să facem în așa fel încât să reducem riscurile la maximum. De exemplu, este nevoie să decuplăm de la alimentarea electrică toate componentele care ar fi putut produce explozii la contactul cu solul, să evacuăm combustibilul rămas în rezervoare și orice substanță toxică aflată la bord etc. Datele pe care le-am obținut în această etapă ne-au ajutat ca, în etapele ulterioare, să identificăm soluțiile prin care resturile să cadă în zone sigure.
Cea de-a treia etapă a fost cea mai complexă. A trebuit să „asamblăm” un model cât mai bun al atmosferei terestre. Modelele actuale ale atmosferei au unele probleme. Ele descriu foarte bine atmosfera numai pentru anumite intervale de altitudini. Echipa noastră a „asamblat” trei modele de atmosferă, pe trei zone de altitudine. Între ele, a trebuit să realizăm niște racordări, astfel încât variația parametrilor să fie continuă.
Problema nu este deloc simplă. Avem la dispoziție măsurători directe ale parametrilor atmosferici până la altitudini de ordinul a 30-40 de km. Să nu uităm că atmosfera terestră se întinde până către 1.000 km, chiar dacă la o asemenea altitudine este extrem de rarefiată. A mai trebuit să introducem în modelul nostru și felul în care se modifică parametrii atmosferei, la diferite altitudini și la diferite puncte în jurul Pământului, în funcție de parametrii exteriori, cum ar fi activitatea solară sau anotimpurile.
Într-un final, tot acest model dinamic al atmosferei a oferit o bază mai bună pentru predicția traiectoriilor de reintrare. Tot în această etapă am făcut ceea ce s-ar putea numi „analiza posibilelor evenimente explozive”. Pentru aceasta, am stabilit care sunt condițiile în care se produc explozii, evaluarea fragmentelor rezultate și dispersia lor etc.
În cea de-a patra etapă, am propus dispozitive adiționale, care să fie montate pe ultima treaptă a lansatorului pentru a face ca aceasta, sau fragmentele ei, să cadă în locuri sigure, în cazurile în care ne confruntăm cu o abatere de la valorile nominale. Am analizat în detaliu toate soluțiile imaginabile: vele solare, cabluri și panglici electromagnetice, frâne aerodinamice, motoare rachetă adiționale etc.
În cazul cablurilor și al panglicilor electromagnetice, principiul de funcționare este următorul: sunt lăsate în urma treptei și, sub acțiunea câmpului magnetic terestru, în ele apare un curent electric care, la rândul său, produce o forță Lorenz, nu foarte mare, dar cu o valoare care permite modificarea traiectoriei. Ei bine, noi am modelat toate aceste dispozitive, pentru a vedea felul în care ele modifică traiectoria de reintrare și am stabilit care dintre ele sunt cu adevărat eficiente.
De exemplu, în simulările noastre am avut cazuri în care ultima treaptă rămânea 87 de ani pe orbita terestră. În asemenea situații, prin folosirea velelor solare, timpul de rămânere pe orbită s-a scurtat la mai puțin de un an. În cazul în care s-ar folosi dispozitivele electromagnetice, timpul s-ar scurta până la 90 de ore. Acestea s-au dovedit a fi cele mai eficiente pentru reducerea timpului de rămânere pe orbită.
În cea de-a cincea etapă, ultima, am elaborat ceea ce s-ar putea numi „strategie operațională”. Aceasta s-a concretizat prin integrarea pașilor anteriori, pentru a elabora sugestii pentru direcțiile în care ar trebui să se îndrepte viitoarele studii avansate. Noi am propus aprofundarea problemelor legate de dispozitivele electromagnetice, o îmbunătățire a modelului atmosferei și a calculului de fragmentare a treptei.
Toate aceste aspecte vor deveni viitoare proiecte de cercetare.”
Aici se încheie rezumatul unei discuții frumoase, care a durat aproape două ore. Nici măcar nu mi-am dat seama cum a trecut timpul, de parcă aș fi fost vrăjit. Să vă mai spun ceva. Acum, când am ascultat din nou discuția, sunt cuprins de o urmă de invidie…
La sfârșitul discuției am pus întrebarea care a devenit tradițională: „Ce ați recomanda tinerilor pasionați pentru a ajunge să lucreze în domeniul spațial?”
RADU BILDERAN: Nu cred că există niște reguli, niște canoane anume. Eu, de exemplu, m-am hotărât în clasa a XI-a să dau la Facultatea de Aeronave. Am avut un catalog al tuturor facultăților din România și ea a fost singura care mi-a atras atenția. În liceu făceam planorism și, într-un anume fel, pentru mine a fost o alegere firească. Din acest moment lucrurile au mers aproape de la sine.
CESAR BANU: Nu doream să devin inginer, eu aș fi dorit să mă fac pilot, dar nu s-a putut. Nu știu ce sfaturi să dau tinerilor de astăzi, dar vreau să le spun un lucru: matematica este cea mai simplă știință pentru că nu are excepții. Are doar reguli.
