Чем опасен космический мусор
Перейти к содержимому

Чем опасен космический мусор

  • автор:

Что такое космический мусор и чем он опасен для жителей Земли

Фото: Shutterstock

Космический мусор — это твердые отходы космической деятельности. Сюда относятся неработоспособные спутники, запущенные человеком за 60 лет освоения космоса, вторая и третья ступени ракета-носителя (первая обычно падает в Тихий океан), разгонные блоки и фрагменты спутников после взрыва или столкновений, например, фрагменты обшивки — так появляется космический мусор. Ученые подсчитали, что сейчас в космосе находится почти 128 млн кусков космического мусора размером более 1 мм и 34 тыс. частиц размером более 10 см. Все, что меньше 1 мм подсчитать крайне трудно, некоторые ученые говорят о триллионах таких частиц. Около 3 тыс. спутников вышли из строя из-за мусора и сами превратились в космический мусор. Астрономы могут отследить только крупные фрагменты, так как скорость частиц может доходить до 14 км/с (зависит от орбиты). Россия и США сейчас наблюдают за 23 тыс. космических объектов размером от 10 см, каталогизировано же и того меньше — 17 тыс. При этом 95% каталога космических объектов составляет космический мусор.

Проблемы и угрозы

  1. как долго космический мусор находится на орбите;
  2. какова скорость движения;
  3. велика ли сложность утилизации космического мусора.

Главная проблема мусорного кризиса в космосе — выход из строя работающих спутников при столкновении с космическим мусором. Из-за больших скоростей опасность представляют даже частицы менее 1 см, они могут пробить противометеоритную защиту орбитальной станции. При столкновении с объектом более 10 см любой космический аппарат или станция гарантированно уничтожаются.

В мае 2016 года в Международную космическую станцию (МКС) влетела частица космического мусора размером в сотые доли миллиметра и оставила на МКС скол диаметром около 7 мм. Чтобы не допустить более разрушительных последствий МКС приходится регулярно менять свою орбиту, уворачиваясь от мусора.

Скол на иллюминаторе МКС, 2016 год

Скол на иллюминаторе МКС, 2016 год (Фото: ESA)

Хоть мелкий мусор и не влечет за собой катастрофических последствий, однако его опасность заключается в гигантском объеме, неконтролируемом распределении в пространстве, огромной скорости и абсолютной непредсказуемости столкновений.

Сейчас около 99% потенциально опасных объектов вовсе не контролируется из-за их малых размеров и огромных скоростей. Но они могут внезапно нанести ущерб людям на Земле. Например, в марте 2024 года крышу дома в городе Нейплс (штат Флорида) пробил объект, который оказался сброшенным с МКС три года назад космическим мусором.

NASA сообщило, что со станции в 2021 году выбросили в космос грузовой поддон с использованными батареями общей массой около 2,6 тыс. кг. Мусор должен был сгореть в атмосфере, однако часть сохранилась. Речь идет об объекте весом около 720 гр, 10 см в высоту и 4 см в диаметре.

Что такое синдром Кесслера и при чем он здесь

Ученые предполагают, что в какой-то момент мы больше не сможем выводить новые спутники на орбиты, так как они будут полностью заняты космическим мусором. Это может произойти из-за каскадного эффекта, который называется синдромом Кесслера:

стремительно растущий объем космического мусора будет производить другой мусор, а он, в свою очередь, по цепной реакции — новый мусор.

Общий характер каскадного эффекта такой же, как и у ядерной цепной реакции. Таким образом орбиты будут заняты, и человек больше не сможет запускать летательные аппараты по причине неконтролируемых столкновений.

Вероятность столкновений на любой орбите растет приблизительно пропорционально квадрату количества космических объектов. Есть ученые, которые считают, что каскадный эффект уже начался в некоторых орбитальных областях и для некоторых классов космического мусора (на высотах 900–1000 км и 1500 км).

Наиль Бахтигараев, старший научный сотрудник Института астрономии РАН:

«Где-то десять лет назад поднялся шум из-за эффекта Кесслера. Считалось, что он вот-вот начнется, но затем его отложили. Когда он все-таки начнется, зависит от уровня развития науки и технологий. Но даже если мы будем предпринимать технические мероприятия по уничтожению мусора, то этот момент все равно настанет. Сейчас мы лишь замедляем и отдаляем его»

10 февраля 2009 года на расстоянии 790 км над уровнем моря столкнулись два спутника: американский Iridium-33 и российский «Космос-2251». В результате летательные аппараты разлетелись на 600 осколков размером более 5 см и несколько тысяч более мелких.

Впрочем, на сегодняшний день столкновения работающих летательных аппаратов с космическим мусором на орбите происходят довольно редко благодаря работающим системам слежения. Существует другая проблема — взрывы старых спутников, на борту которых осталось топливо и отработанные аккумуляторы. Под различного рода воздействием они могут повреждать работающие спутники сильнее, чем обычные столкновения.

Утилизация космического мусора

Говорить о том, что космический мусор станет серьезной проблемой, начали еще в 1960-е годы, на заре освоения космоса. Но до сих пор не придумали реальной возможности массово удалять мусор с околоземных орбит. «Существуют программы по удалению космического мусора, но они единичные и не решают проблему. Удалить можно только крупный мусор, то есть более 20 см, с объектами менее 10 см возникают большие сложности», — говорит Бахтигараев из Института астрономии РАН.

Фото:Pixabay

Так как существующие технологии не способны избавить космос от мусора, то космические агентства начали уделять внимание профилактике. Для новых аппаратов предъявляют стандарты, например, на борту космических аппаратов закладывают ресурс, чтобы они могли уходить от столкновений с мусором. Также их снабжают броней, которая защищает космического мусора, но только от мелкого.

На данный момент работающей технологией по утилизации космического мусора является увод старых спутников на соседние орбиты. Это можно сделать с помощью аппаратов-захватчиков, которые буксируют мусор на орбиты для захоронения. Также отработанные спутники могут сами уходить со своих мест на остатках топлива. Но массово эти методы не применяются.

Считается, что космический мусор не падает на Землю, но это не совсем так. Для отработанных крупных спутников и грузовых кораблей на Земле в Тихом океане существует свое кладбище, где их затапливают, так как они не сгорают в атмосфере. Это место расположено в южной части Тихого океана около точки Немо, самого удаленного от суши места на Земле. Над этим местом запрещено летать и проплывать кораблям. Так проблема космического мусора превращается в проблему земного мусора. С 1971 по 2016 года там захоронили минимум 260 аппаратов.

Сейчас перед астрофизиками стоит задача, как избавиться от мусора на геостационарной орбите или поясе Кларка. Она находится непосредственно над экватором Земли на расстоянии 35 786 км. Эта орбита очень привлекательна для запуска спутников, так как на ней летательные аппараты требуют меньше топлива и охватывают значительно больше поверхности Земли, чем на других орбитах. Однако количество точек стояния спутников на геостационарной орбите ограничено — их около 180. Помимо очистки геостационарной орбиты, важное значение имеет удаление космического мусора в окрестностях МКС, так как станция является дорогостоящей и очень уязвимой.

По данным с сайта Федеральной комиссии по связи (FCC), в октябре 2023 года власти США оштрафовали телекомпанию Dish на $150 тыс. за то, что она переместила свой спутник на более низкую орбиту, чем было согласовано (120 км вместо заявленных 300 км). Спутник EchoStar-7 находился на орбите с 2002 года, когда срок его эксплуатации подошел к концу, компания свела его с прибиты и бросила его там, где закончилось топливо. Это первый в истории штраф, выписанный компании за неубранный космический мусор.

Космический мусор: карты и модели

Чтобы убедиться, что наша планета окружена мусором, не надо лететь в космос. Ученые смоделировали то, как выглядят околоземные орбиты. Один из таких сайтов — «Гид в мире космоса». Карта показывает соотношение работающих спутников к тем, которые уже стали мусором.

Видео от Европейского космического агентства демонстрирует, насколько много мусора находится вокруг Земли. В начале модель показывает обломки больше 1 м, а в самом конце — количество космических объектов от 1 мм:

Космический мусор: что может остановить освоение космоса

Откуда взялся мусор в космосе, что он собой представляет, чем опасен для человечества, и как с ним предлагают бороться — в материале «Футуриста».

С момента освоения Луны люди оставили на ее поверхности более 180 тонн мусора. По данным прошлого года, на околоземной орбите находится около 18 тысяч объектов размером более 10 сантиметров, в том числе 1200 спутников, 750 тысяч «летающих пуль» (размер каждой «пули» около сантиметра) и около 150 миллионов совсем мелких фрагментов, размер которых менее миллиметра. Американские ученые еще несколько лет назад забили тревогу и предупреждали NASA, что объемы космического мусора достигли критической точки и что все это может представлять серьезную опасность.

Космический мусор: что это вообще такое?

Во-первых, космический мусор — это целые части или обломки уже отработанных спутников, которые когда-то запускались в космос с момента его освоения, то есть на протяжении последних 60 лет. Во-вторых, это обломки, которые появились в результате столкновения других крупных обломков и спутников. Например, в 2009 году где-то над Сибирью произошло столкновение американского спутника связи «Iridium 33» и российского неработающего спутника «Космос-2251», который прекратил свою работу еще в 1995 году. Тогда более 2000 фрагментов от этого столкновения остались на орбите Земли. А в 2013 году спутник «Блиц» столкнулся с мусором от уничтоженного китайского спутника «Фэнъюнь 1С».

В-третьих, космический мусор — это еще и отчего-то не сгоревшие в атмосфере Земли, оставленные и потерянные предметы, в том числе, мешки с отходами астронавтов, несколько американских флагов, мячи для гольфа, кусок мыла или, к примеру, затычки для ушей и прочие мелочи. Все это на огромных скоростях может вращаться на орбите сотни лет.

Согласно данным 2017 года, лидером по количеству космического мусора являются США, на втором месте — Россия, а на третьем — Китай.

Проблему угрозы космического мусора признали в 1993 году, когда генсек ООН Бутрос Бутрос-Гали выступил с докладом «Воздействие космической деятельности на окружающую среду». В частности, он заявил, что проблема космического мусора достигла международного глобального уровня. В 1999 году Комитет ООН по использованию космического пространства в мирных целях обнародовал руководящие принципы по предупреждению образования космического мусора. Но только в 2007 году эти принципы были приняты и одобрены на международном уровне.

В чем опасность космического мусора

Последнее время ученых настораживает так называемый синдром Кесслера. Это когда спутники, находящиеся на орбите, будут сталкиваться и запустят цепную реакцию вторичных столкновений. Все это может привести к уничтожению любого запускаемого аппарата и к тому, что человечеству вообще будет закрыт доступ в космос. Спровоцировать синдром Кесслера, по мнению ученых, может вывод на орбиту новых спутниковых систем — «мегасозвездий», — которые способны вполовину увеличить риск столкновений с другими космическими аппаратами.

«Баллистика фрагментов, летающих вокруг Земли, очень сложна: они сталкиваются, дробятся, превращаются в рои, меняют траектории, могут существовать очень долго, размножаться лавинообразно и перекрыть орбиты, угрожают разрушением пилотируемых кораблей и спутников. Их поведение все более непредсказуемо и опасно. Есть системы мониторинга, но они не спасают», — поясняет монолог, космонавт-испытатель Сергей Кричевский.

При этом надо понимать, что при столкновении с космическим мусором могут пострадать спутники, от которых зависит мобильная связь или интернет на Земле. Но не только этим опасен космический мусор для землян. Его неконтролируемые сходы с орбиты и неожиданные падения тоже представляют угрозу. В 2011 году в Тихий океан упал американский научный спутник UARS, в 2015 фрагмент отработавшей свое ракетной ступени упал в районе острова Шри-Ланка. Весной 2018 года, предположительно в марте, прогнозируется падение китайской орбитальной станции «Тяньгун-1».

Есть вероятность, что вместе с отдельными частями станции, которые не сгорят в атмосфере и достигнут до поверхности Земли, долетит и гидразин — высокотоксичное ракетное топливо. Насколько опасны такие падения для конкретного человека, можно судить по статистике. За всю историю освоения космоса только один человек пострадал от падения космического мусора. Это произошло в 1997 году, когда обломок ракеты Дельта II упал на жительницу штата Оклахома Лотти Уильямс, в то время как она гуляла по парку. Вернее, этот обломок, примерный размер которого был 10 на 13 см, не совсем упал на нее, он всего лишь ударил Уильямс по плечу.

Что делать с космическим мусором?

Проблема засорения космического пространства мусором усиливается, и каждая из стран, по крайней мере, ведущих, пытается найти свои варианты решения. Совсем недавно группа китайских ученых предложила сбивать космический мусор лазерами. Согласно их исследованию, на орбите можно было бы развернуть лазерную станцию, способную работать эффективно, при условии, что у них с обломками, то есть мусором, будет совпадать прямое восхождение восходящего узла. С помощью лазеров ученые хотят ускорить сход космического мусора с орбиты, либо отклонить его курс. Кстати, китайцы в этом деле не первопроходцы. NASA еще в 90-х озадачилось вопросом использования лазеров в борьбе с космическим мусором.

В Японии аэрокосмическое агентство JAXA создает чувствительный радар для обнаружения мелкого космического мусора. Этот радар хотят ввести в эксплуатацию в 2023 году. Предполагается, что он поможет предотвращать столкновения космического мусора со спутниками. Ранее это же агентство занималось разработкой 700-метрового «шнурка» — устройства, которое создает электромагнитное поле, способное тормозить разные обломки в космосе и выводить их в атмосферу Земли. Правда, первая попытка избавиться от мусора с помощью этого устройства была неудачной — грузовой корабль просто не смог выпустить «шнурок». До этого JAXA предлагало очищать космос от мусора с помощью металлических сетей, которые на борту специального спутника должны были выводиться на орбиту, собирать там мусор, отсоединяться и устремляться к слоям атмосферы.

Американская компания Aerospace Corporation разрабатывает Brane Craft — космические аппараты, или «одеяла», как их уже прозвали, для сбора космического мусора. Задача таких «одеял» — ловить небольшие обломки мусора в космосе, обволакивать их, направлять в сторону Земли, спускаться в атмосферу и там сгорать.

Однако, сколько бы предложений не звучало, пока не удалось создать действенный способ борьбы с мусором, ввиду разных причин, в том числе и из-за дороговизны методов очистки околоземного пространства. Вместе с тем от научных и околонаучных сообществ звучат различные, порой не слишком утешительные, предостережения и варианты развития проблемы. Одни считают, что если не заниматься решением проблемы, через 100-200 лет космическая деятельность прекратится.

Другие говорят об особой политической опасности космического мусора, которая заключается в том, что вскоре трудно будет определить причину аварии или уничтожения спутника: то ли это будет происходить из-за обломков мусора, то ли к этому приложит руку другое государство.

Что такое «космический мусор»?

Что такое «космический мусор»?

В этой статье разговор пойдет о космическом мусоре и что мы с ним делаем.

Запуск российской противоспутниковой ракеты привел к выходу 1500 единиц «космического мусора» на орбиту Земли, которую НАСА называет «самой большой в мире мусорной свалкой».

Официальные лица США раскритиковали Москву за запуск ракеты ранее, которая взорвала российский спутник и создала массу космического мусора, создавшего угрозу для экипажа Международной космической станции.

Противоспутниковые ракетные удары, подобные этому, вносят в космос наибольшее количество мусора, поскольку тысячи обломков выбрасываются на орбиту Земли.

По данным НАСА, всего два отдельных события — уничтожение китайского космического корабля «Fengyun-1C» в 2007 году и случайное столкновение американского и российского космических кораблей в 2009 году — увеличили количество орбитального мусора на 70 процентов.

Приблизительно 190 000 кг обломков, включая разбившиеся зонды, остались даже на Луне.

Но что такое космический мусор и что мы можем с этим поделать?

Опасный мусор

«Космический мусор» определяется как искусственные объекты, оставленные людьми в космосе и которые больше не служат полезной цели.

С другой стороны, «космический мусор» — это более общий термин, относящийся как к метеороидам, так и к орбитальному мусору.

По данным Европейского космического агентства, в настоящее время на орбите Земли находится более 9300 тонн материалов, накопленных за 60 лет космической деятельности.

Некоторые из этого хлама размером с мертвые спутники, а некоторые размером с пятна краски, упавшие с ракеты во время запуска.

Согласно Wired, эта плавающая куча мусора включает в себя даже причудливые предметы, такие как шпатель.

Опасности заключаются в накоплении космического мусора.

Ученый НАСА Дональд Кесслер (Donald Kessler) предупредил об этом еще в 1978 году, когда сказал, что обломки будут продолжать размножаться по мере того, как объекты сталкиваются и создают новые части.

Согласно «синдрому Кесслера», если эта цепная реакция продолжится, орбита Земли станет непригодной для использования.

Орбитальная свалка

Большая часть космического мусора окружает планету на так называемой низкой околоземной орбите (НОО), на высоте от 160 до 1000 километров над землей.

Из-за своей близости к Земле НОО чаще всего используется для спутниковой съемки и является домом для Международной космической станции (МКС).

Однако НАСА описывает НОО как «орбитальную космическую свалку», которая представляет один из самых высоких рисков для МКС из-за потенциальных «катастрофических» столкновений.

В настоящее время на этой «космической свалке» находится более 4550 рабочих спутников и 3000 мертвых.

Сейчас существуют системы мониторинга для предотвращения столкновений.

Министерство обороны США отслеживает более 29 000 занесенных в каталог объектов с помощью комбинации оптических и радиолокационных датчиков, известной как Сеть космического наблюдения (SSN).

По данным ESA, около 24 процентов объектов, занесенных в каталог SSN, являются спутниками, при этом менее трети из них находятся в рабочем состоянии.

Чтобы помочь в мониторинге и обеспечении безопасности экипажа МКС, НАСА запустило процесс предотвращения столкновений с орбитальным мусором МКС в 1979 году.

Согласно плану, Объединенный центр космических операций (JSpOC) отслеживает обломки на основе радиолокационного слежения с использованием SSN и проверяет траекторию МКС несколько раз в день.

Орбитальная свалка

В настоящее время на этой «космической свалке» находится более 4550 рабочих спутников и 3000 мертвых.

От пятна краски до пули

Однако система может обнаруживать только объекты размером более 5–10 сантиметров на НОО и от 30 сантиметров до 1 метра на геостационарных (ГСО) высотах.

По оценкам ЕКА, в настоящее время более 36 500 объектов на орбите имеют размер более 10 сантиметров, один миллион — от 1 до 10 сантиметров и 330 миллионов — от 1 до 10 миллиметров.

По данным НАСА, космический мусор движется с опасной скоростью, максимальная скорость которой превышает 28 968 километров в час, что почти в семь раз быстрее пули.

Из-за высокой скорости и количества плавающего мусора даже мельчайшие частицы могут «повреждать, разрушать или уничтожать космический корабль», что представляет серьезную угрозу для будущих космических исследований и операций.

Фактически, первый задокументированный пример повреждения космического челнока обломками был вызван пятном краски размером 0,2 миллиметра в 1983 году, которое попало в самолет STS-7, создав дыру во внешней оконной панели.

С 1961 года произошло более 560 случаев осколков, большинство из которых произошло из-за взрывов космических кораблей и ракет на верхних ступенях запуска.

От пятна краски до пули

По словам НАСА, космический мусор движется с опасной скоростью, достигая в большинстве случаев 18 000 миль в час, что почти в семь раз быстрее пули.

Космическая устойчивость

Космический мусор останется на орбите до тех пор, пока он не войдет в атмосферу Земли, не будет разрушен суровыми космическими условиями или не будет удален вручную.

Некоторые объекты на более низких орбитах могут вернуться через несколько лет и в основном сгорят, прежде чем достигнут земли.

Однако любой космический мусор на высоте более 36 000 километров «может продолжать вращаться вокруг Земли сотни или даже тысячи лет».

Быстро удаляя спутники с орбиты после завершения их миссии, мы можем предотвратить риск столкновений, приводящих к дальнейшему образованию космического мусора.

Один из способов убрать эти неактивные спутники с орбиты — опустить их в атмосферу Земли, где они сгорят.

Для этого ЕКА разработало «космический коготь», известный как ClearSpace-1, который будет запущен в 2025 году и предназначен для захвата и утилизации космического мусора.

Процесс удаления также может быть выполнен с помощью магнитов.

Японская компания по удалению орбитального мусора «Astroscle» разработала Elsa-D (демонстрационный сервис «End-of-Life Service»), который состоит из двух космических кораблей, которые работают вместе, чтобы цепляться за застрявшие на орбите фрагменты мусора.

Благодаря успешной демонстрации «Elsa-D» 25 августа 2021 года «Astroscale» помогает решить одну из основных проблем удаления мусора: стыковку с объектом на орбите или его захват.

Другая система активного удаления мусора (ADR) использует лазеры для нагрева спутника и увеличения его атмосферного сопротивления или отталкивания мусора с пути.

Ранее в этом году австралийская компания «Electro Optic Systems» (EOS) представила лазерную технологию, которая «вытолкнет» мусор с орбиты.

Однако большинство этих процессов удаления ADR дороги и полезны только для более крупных фрагментов мусора, таких как вышедшие из строя спутники.

На самом деле, в настоящее время нет способа убрать крошечные кусочки мусора, поэтому мы можем только ждать, пока они естественным образом снова войдут в атмосферу Земли.

Поэтому лучший способ борьбы с этой проблемой включает глобальные превентивные меры против накопления мусора.

Глобальное сотрудничество

Ведущим техническим органом по космическому мусору является Межведомственный координационный комитет по космическому мусору, частью которого являются НАСА и Европейское космическое агентство.

IADC был создан в 1993 году для изучения космического мусора и достижения консенсуса.

Он включает в себя сотрудничество 11 стран и их космических агентств: России, Китая, Великобритании, Италии, Франции, Канады, Германии, Индии, Японии, Украины и Южной Кореи.

IADC проводит кампании по обзору усилий по исследованию мусора.

Он также предоставляет государствам-членам возможность сотрудничать в усилиях по очистке.

Тем временем ученые и глобальные инициативы пытаются бороться с космическими отходами другими способами.

Лаборатория космических отходов стремится перерабатывать космический мусор, создавая художественные инсталляции, такие как «Падающие звезды», 3D-печать мест обитания на Луне и солнечный отражатель для борьбы с изменением климата.

Тем не менее, Димитар Саселов (Dimitar Sasselov), профессор астрономии Гарварда и соавтор миссии НАСА «Кеплер», сказал «TRT World», что, по его мнению, недостаточно усилий направлено на очистку.

«Это дорого, и мне кажется, что пока космический мусор не станет гораздо более серьезным препятствием, ни одно правительство (или компания) не будет тратить деньги», — сказал Саселов.

Практика очистки становится все более важной, поскольку новые космические проекты, такие как мегасозвездия SpaceX и Amazon, продолжают загромождать орбиту Земли.

Чтобы сохранить космос для будущих поколений исследователей, каждая страна должна начать более серьезно относиться к проблеме космического мусора.

Если у вас остались вопросы или вы хотите оставить комментарий по этой статье — напишите его в разделе комментариев ниже.

До скорых встреч! Заходите!

Свалка на орбите: почему космический мусор становится все опаснее

Фото Getty Images

29 апреля ракета-носитель «Чанчжэн-5B» (она же Long March 5B) вывела на орбиту базовый блок новой китайской орбитальной станции. Но затем произошло непредвиденное. Вторая ступень ракеты массой в несколько сотен килограммов стала снижаться по нерасчетной траектории. Управлять ею было невозможно — на борту просто не было подходящих систем.

Специалисты могли только предполагать, где объект войдет в атмосферу и долетят ли раскаленные обломки до поверхности Земли. Радары «Роскосмоса» и NASA непрерывно следили за падающим блоком ракеты, но никакой возможности повлиять на ситуацию не было. 9 мая злополучная ступень сгорела над Индийским океаном. Но всегда ли будет так везти?

Замусоренная Вселенная

В учебниках географии середины XX века писалось, что ресурсы Мирового океана практически неисчерпаемы. Вряд ли кому-то приходило в голову, что пластиковые бутылки или одноразовые зажигалки могут стать проблемой для необозримых водных просторов. А сегодня в северной части Тихого океана можно полюбоваться целым континентом мусора, раскинувшимся на сотни тысяч квадратных километров. Осваивая безграничные, казалось бы, орбитальные пространства, человечество снова недооценило свою способность пачкать и засорять.

Космическим мусором считаются любые рукотворные космические объекты, уже не служащие никакой полезной цели. Самые большие из них — отслужившие свой срок многотонные спутники. Самые миниатюрные — кусочки краски, отколотые от космических аппаратов микрометеоритами.

Все фрагменты космического мусора в околоземном пространстве размером более 10 сантиметров отслеживаются и заносятся в каталоги. Объекты с габаритами в несколько сантиметров или хотя бы миллиметров тоже могут быть замечены радарами, но полного их перечня не существует, только статистические оценки.

По подсчетам экспертов NASA, у нас над головой кружит 23 000 фрагментов космического мусора размером более десяти сантиметров, 500 000 — от одного до десяти сантиметров и 100 млн — от одного миллиметра до сантиметра. Общая масса этой космической свалки превышает 8000 тонн.

Под ударом из космоса

Уже полвека фрагменты космического мусора размером более 10 см входят в атмосферу Земли каждый день. Почти всегда они при этом полностью сгорают. Лишь крупные спутники, космические корабли и орбитальные станции достаточно массивны, чтобы часть раскаленных обломков достигла поверхности планеты. Их траектории просчитывают заранее, чтобы эти рукотворные метеориты падали на так называемом кладбище космических кораблей. Оно находится в удаленном от берегов и закрытом для судоходства районе Тихого океана. Именно там нашли свой последний приют многие орбитальные станции, в том числе прославленный «Мир» и космические грузовики, загруженные отходами жизнедеятельности космонавтов. Здесь же в свое время упокоятся и остатки МКС.

Правда, иногда возникает нештатная ситуация, и аппарат снижается по нерасчетной траектории. Так и случилось с верхней ступенью «Чанчжэн-5B», а до этого — с первой китайской орбитальной станцией «Тяньгун-1». В этом случае обломки теоретически могут упасть куда угодно.

Остатки «Тяньгун-1» в 2018 году рухнули в океан, но такие инциденты случались и над сушей. В 1979 году в Австралии упали фрагменты принадлежащей США орбитальной станции Skylab, в 1991 году в Аргентине — советской станции «Салют-7». Однако и тогда человечество отделалось легким испугом.

Дело в том, что большая часть поверхности планеты совершенно безлюдна: 70% ее покрыто водой, более 20% составляют пустыни, включая полярные, а есть еще тундра, горы, тайга. Крайне маловероятно, чтобы космический гость, будь он творением человека или природы, упал так неудачно, чтобы причинить кому-либо вред. Поэтому неудивительно, что космический мусор еще ни разу не привел к человеческим жертвам.

Правда, в 2007 году обломок сошедшего с орбиты российского спутника едва разминулся с самолетом. Впрочем, авиакомпания была предупреждена о месте и времени предполагаемого падения еще за две недели до этого происшествия.

Что до материального ущерба, то самый серьезный инцидент был связан с советским спутником «Космос-954». В 1978 году контроль над аппаратом был внезапно потерян, и операторы не смогли предотвратить падение. Дождь обломков над безлюдными просторами Северной Канады обошелся бы без последствий, не будь «Космос-954» оборудован ядерным реактором. Операция по ликвидации радиоактивного загрязнения растянулась на много месяцев. Канада предъявила СССР счет на более чем 6 млн канадских долларов, из которых было выплачено 3 млн.

Итак, опасности получить удар по голове каким-нибудь болтом от спутника практически нет. И даже если произойдет инцидент, он вряд ли затронет населенные территории.

Выжить на орбите

А вот ситуация с безопасностью самих космических аппаратов далеко не так безоблачна. Известно как минимум о трех случаях столкновения спутников с космическим мусором, после чего они были выведены из строя. Поскольку количество запускаемых спутников непрерывно растет, эти происшествия вряд ли были последними.

Самое нашумевшее орбитальное ДТП произошло в 2009 году, когда в действовавший спутник связи Iridium 33 врезался нефункционирующий аппарат «Космос-2251». В результате оба объекта разлетелись на множество обломков.

Дело в том, что как действующие спутники, так и космический мусор движутся по низкой околоземной орбите со скоростью 7–8 км/с, то есть в несколько раз быстрее пули. При этом даже миллиметровый обломок металла превращается в убийственный снаряд.

Подобные происшествия угрожают и космонавтам. Примерно раз в год орбиту МКС приходится менять, чтобы избежать столкновения с очередным фрагментом мусора.

Там, где не сорят

Сегодня космические агентства России, США, Китая, Японии и Франции, а также Европейское космическое агентство (ЕSА) официально придерживаются принципов, которые кратко можно выразить так: «Мы больше не будем захламлять космос». При ООН существует Межагентский координационный комитет по космическому мусору — своего рода площадка для координации усилий разных игроков.

Правда, реальные действия некоторых космических держав не всегда соответствуют благозвучным декларациям. Так, в 2007 году Китай испытал противоспутниковое оружие на собственном выведенном из эксплуатации метеоспутнике Fengyun-1C. Аппарат разрушился на тысячи фрагментов, пополнивших собой «орбитальную свалку».

Как же человечество борется с превращением в космический мусор спутников, которые, кстати, запускаются сотнями в год? Есть две стратегии — для низкой околоземной орбиты и для высокой геостационарной.

Околоземные спутники после окончания эксплуатации переводятся на низкие «самоубийственные» орбиты. Заметим, что даже на высоте 600 км остатки воздуха достаточно сильно тормозят аппарат, чтобы всего через несколько лет он вошел в плотные слои атмосферы и сгорел. Такая судьба давно постигла бы и МКС, находящуюся в 400 км над Землей, если бы ее орбиту регулярно не поднимали. Однако большая часть обломков кружит на высоте 750–1000 км, а здесь объект может существовать веками и тысячелетиями. Так что важно вовремя спустить спутник пониже, чтобы он не провел эти века в качестве мусора.

Совсем по-другому борются с засорением геостационарной орбиты, расположенной в 36 000 км над Землей. Это слишком далеко, чтобы аппараты проделывали обратный путь до Земли ради очистительного огня атмосферы. Поэтому обычно их просто уводят на так называемую орбиту-кладбище. Она неудобна для работающих спутников, поэтому на ней и складируют будущий космический мусор.

В космос со шваброй

Однако перестать сорить — только полдела. Многие эксперты уверены, что количество космического мусора будет расти как снежный ком, даже если человечество больше не выведет на орбиту ни одного аппарата. Ведь каждый новый обломок, порожденный очередным космическим столкновением, в свою очередь превращается в «пушечное ядро» и может стать участником новых столкновений.

Это значит, что в космосе необходима уборка. И чем раньше мы сведем с востребованных орбит отслужившие свое спутники, тем меньше у нас будет проблем с нарастающей лавиной обломков.

Разрабатывается множество проектов по уборке космического мусора. Впрочем, основных подходов к устройству космического веника всего два. Во-первых, можно тормозить фрагменты мусора лучом лазера или струей плазмы. Тогда они потеряют скорость, перейдут на более низкую орбиту и сгорят в атмосфере. Правда, подобные технологии пока испытывались только в земных лабораториях. Во-вторых, аппарат-уборщик может прикрепляться к отработавшим спутникам и сходить с орбиты вместе с ними. Этакое самопожертвование ради чистоты космоса.

Между прочим, некоторые технологии механического захвата мусора уже прошли первые испытания на орбите. В 2018 году спутник RemoveDEBRIS, разработанный в Университете Суррея и запущенный астронавтами с МКС, поочередно опробовал два способа ловли космического мусора. Он успешно зацепил его гарпуном и поймал сетью. Правда, в этих тестах использовались специально выпущенные в космос объекты. Испытания на реальном космическом мусоре — дело будущего.

RemoveDEBRIS — это исследовательский проект, но космическая уборка уже стала предметом коммерции. Первым в истории контрактом на удаление космического мусора стал договор между Европейским космическим агентством и швейцарским стартапом ClearSpace. Исполнитель обязался разработать и построить робота-уборщика ClearSpace-1, который должен быть запущен в 2025 году. Цель этой пробной миссии — сжечь в атмосфере Земли один-единственный фрагмент космического мусора. Эта честь выпала отработанному элементу ракеты Vega, запущенной в 2013 году. Он представляет собой стокилограммовый полый конус, обращающийся вокруг Земли на высоте около 800 км.

Планируется, что ClearSpace-1 захватит «жертву» четырьмя манипуляторами. Крепко сцепившись с ней, чистильщик-камикадзе возьмет курс на самоуничтожение в атмосфере Земли.

Заметим, что ЕSА собирается заплатить за эту услугу €86,2 млн. Эта сумма сравнима со стоимостью запуска на орбиту нового спутника. Вот уж поистине королевский гонорар для любой уборщицы.

Покончить с расточительностью

Есть и еще один аспект проблемы. Спутники приходится запускать так часто, потому что до сих пор на орбите невозможны ни их дозаправка, ни сколь угодно мелкий ремонт. Немыслимо бросить автомобиль и купить новый, если у него просто закончился бензин или пробита шина. Но с космическими аппаратами стоимостью в сотни миллионов долларов поступают именно так. Само собой, эти брошенные спутники превращаются в космический мусор, а вслед за ними приходят новые, чтобы уже через 10–15 лет тоже пополнить собой космическую свалку.

Ситуация начала меняться с запуском проекта Mission extension vehicle (MEV), реализуемого Northrop Grumman Corporation и ее дочерней компанией SpaceLogistics LLC. Обычно спутники выводятся из эксплуатации не потому, что бортовые системы вышли из строя, а после завершения запасов топлива — нельзя корректировать орбиту и поддерживать нужную ориентацию в пространстве. Аппарат MEV стыкуется с таким спутником и берет эти функции на себя, фактически играя роль буксира. Это позволяет эксплуатировать спутник еще несколько лет, отсрочив его превращение в космический мусор. А после завершения миссии MEV может увести подопечного на орбиту-кладбище, где его разрушение не будет никому угрожать.

У Northrop Grumman есть контракт с телекоммуникационным гигантом Intelsat, под управлением которого находится 50 спутников связи на геостационарной орбите. На сегодняшний день аппараты серии MEV успешно продлили эксплуатацию уже двух спутников. Первая стыковка состоялась 25 февраля 2020 года. Она стала не только первым случаем продления жизни спутника, исчерпавшего топливо, но и вообще первой стыковкой коммерческих космических аппаратов. Вторая «спасательная операция» состоялась 12 апреля 2021-го.

MEV не позиционируется как уборщик мусора, его дело — продлевать эксплуатацию действующих аппаратов. Но, по заявлениям разработчиков, он может стыковаться со спутниками всех основных типов. А значит, теоретически его можно использовать и в качестве чистильщика.

Продление работы существующих спутников, заблаговременное сведение их с орбиты и уборка уже существующего мусора — три кита, на которых должна опираться чистота околоземного пространства. На этом пути еще многое предстоит сделать. Но шаг за шагом в космос приходит земной подход к экологии и логистике. Возможно, именно в этом и состоит настоящее освоение космического пространства.

Мнение редакции может не совпадать с позицией автора

Космические деньги: почему бизнесмены инвестируют в безвоздушное пространство

Космические деньги: почему бизнесмены инвестируют в безвоздушное пространство

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *