Источник: Trаshbох
Космический мусор на околоземной орбите — это нефункциональные искусственные объекты, вращающиеся вокруг нашей планеты. К ним относятся вышедшие из строя спутники, использованные ракетные ускорители и различный мусор, который больше никогда не сможет служить полезной цели. По состоянию на 2021 год на орбитах Земли находилось множество космических объектов (а сейчас их, вероятно, больше): 130 миллионов размером 0,1-1 см, 900 тысяч размером 1-10 см и около 34 тысяч размером более 0,10 см.
С помощью наземных радиолокационных и оптических средств ученые отслеживают некоторые из них, однако около 10% от общего числа. При этом среди контролируемых объектов только 6% являются рабочими устройствами.
Чем опасен космический мусор?
Главную опасность представляет препятствие для полета существующих активных спутников, которые могут быть повреждены или полностью уничтожены при столкновении. Аналогичная проблема касается и будущих космических запусков: новые ракеты могут просто врезаться в обломки искусственных космических тел, из-за чего вся дорогостоящая миссия провалится, не долетев до места назначения.
Кроме того, некоторые отходы содержат опасные химические вещества, которые при сжигании в атмосфере могут разрушить озоновый слой; По данным Роскосмоса, ежегодно на Землю падает до 150 тонн космического мусора.
Сейчас у человечества нет эффективных технологий, способных защитить космические корабли от
обломки размером более 1 см в диаметре (по крайней мере, на низких и средних орбитах). Современные космические корабли и спутники оснащены экраном Уиппла (тонкий экран, расположенный на некотором расстоянии от корпуса), но он полезен только против мусора размером до 1 см и не может защитить солнечные батареи, используемые на спутниках.
Откуда берется космический мусор и кто за него отвечает?
Если бы все старые космические корабли просто остановились и продолжили свой обычный путь, космический мусор стал бы настолько плотным, что космический корабль не смог бы пройти сквозь него без повреждений. К счастью, ученые давно предвидели эту проблему (еще во время запуска первых спутников в 1950-х годах) и, наконец, решили разместить неисправные аппараты на так называемых погребальных орбитах.
Геостационарные спутники (которые находятся над экватором и остаются неподвижными относительно поверхности Земли) выводятся на орбиту захоронения, расположенную на 200 км выше геостационарной орбиты (рассчитывается отдельно для каждого аппарата), для снижения вероятности столкновения и выхода из космоса. для активных спутников.
Орбита захоронения военных спутников с ядерными реакторами ниже — около 650-1000 км. По мнению ученых, гравитация Земли притянет их через 2 тысячи лет, а до тех пор они находятся на безопасном расстоянии.
Несмотря на описанные выше меры предосторожности, существует проблема: космические аппараты не всегда могут быть выведены на ликвидационные орбиты (например, при внеплановом выходе из строя или внеплановом столкновении с другими спутниками). Однако применение противоспутникового оружия (баллистических ракет или спутников-перехватчиков) является одним из важнейших событий, увеличивающих космический мусор. Отслеживаемый космический мусор образовался в результате 12 таких «экспериментов».
Сейчас у ученых есть несколько методов оценки ответственности стран в генерации мусора: в 2021 году на конференции в Санкт-Петербурге специалисты использовали два популярных метода. Согласно одной из них, вклад Китая в появление космического мусора составил 40 %, США и России — по 25,5 %, а доля всех остальных стран — 7 %. Россия лидирует во втором методе:
Как бы то ни было, все методы оценки указывают на то, что крупнейшими «виновниками» образования космического мусора являются Китай, США и Россия; каждая из этих стран «выезжает» больше, чем все остальные (кроме лидеров) вместе взятые.
Почему не убирают космический мусор?
Выше были упомянуты только основные опасности космического мусора, которые сейчас больше всего беспокоят ученых. Однако есть и другие, например риск эффекта Кесслера. Согласно этой теории, наибольшую опасность при столкновении орбитальных аппаратов вызывает эффект домино: при столкновении крупных объектов друг с другом может образоваться большое количество осколков, которые в свою очередь могут столкнуться с другим космическим мусором. это может образовать цепную реакцию, которая заставляет появляться все новые и новые обломки.
Учитывая все это, может показаться странным практически полное бездействие со стороны человечества по очистке космического мусора. Однако объяснения этому есть, и несколько одновременно.
1 причина Технически сложно удалить.
Мало того, что сложно, так еще и не совсем понятно, как это сделать в принципе. И вообще не придумано эффективных мер по его устранению на орбитах больше 600 км (где нет очищающего эффекта торможения в атмосфере). Специалисты из разных уголков мира предлагали самые разные идеи, но все они, по сути, так и остались на стадии провальных концепций или проектов. У ученых было несколько вариантов:
использовать буксир, который подберет обломки и выведет их на низкую орбиту для повторного входа в атмосферу (чтобы сгореть в ней) или вытолкнет на орбиту захоронения; использовать лазер, который испаряет мусор или меняет свою орбиту с помощью ионных лучей; использовать специальный сборщик мусора для дальнейшей обработки.
В техническом плане все эти идеи связывало одно: если что-то пойдет не так, как планировалось, космического мусора будет только больше. Даже идея лазера не решила эту проблему: слишком мощный луч может разбить обломки на мелкие кусочки, от чего будет только хуже.
Кроме того, все методы ориентированы на устранение крупных элементов (типа поврежденных спутников или их неуничтоженных частей), хотя мелкие тоже могут стать большой проблемой.
2 причина. Любой из предложенных способов очень дорог.
У космических организаций не всегда есть средства, даже на полезные для человечества миссии; неудивительно, что вопрос очистки космического мусора не стоит на первом плане. Стоимость предыдущих концептуальных миссий невозможно найти в открытых источниках, но можно смело предположить, что каждый из этих способов дороже обычного запуска спутника (с учетом разработки и апробации инновационных технологий, которые бы использовались для сбора мусора ).
3 причина. (Гео)политика: спутники и обломки принадлежат их создателям
Это наименее очевидная проблема, но не менее важная по сравнению со всеми остальными. Не только действующие спутники, но и их неработающие остатки, а также обломки (даже те, которые представляют опасность для других космических миссий) юридически принадлежат создавшим или запустившим их организациям.
Более того, именно эта проблема усугубляет все вышеперечисленное: восстановленные фрагменты спутников могут являться предметом национальной безопасности запустивших их стран (или, по крайней мере, секретной интеллектуальной собственности), поэтому все миссии по очистке космического мусора могут быть направлены на них. при удалении только собственных спутников, ракет и их обломков. Это сильно усложняет работу ученых (ведь приходится отслеживать и улавливать только свой мусор, не трогая чужой), а также стоимость (чем сложнее технология, тем она дороже).
В будущем все будет только хуже
Поиск решения проблемы космического мусора застопорился, но риск негативных последствий постоянно возрастает: существующие спутники могут быть повреждены, на орбиту постоянно выводятся новые космические аппараты.
Тут мне вспоминается хотя бы проект Илона Маска Starlink по обеспечению спутниковым интернетом разных уголков Земли. Она предусматривает запуск не менее 12 000 спутников (до 42 000 в успешном сценарии) на низкую околоземную орбиту, первые миссии уже прошли успешно: за 62 пуска ракета-носитель Falcon 9 вывела на орбиту 3291 спутник.
Если учесть, что не менее 15% минимально необходимых спутников выйдут из строя внепланово в процессе их эксплуатации, то на орбите появится 1800 объектов космического мусора, которые при столкновениях образуют гораздо больше мусора и частиц.
Даже если какая-то из стран найдет инновационный и дешевый способ уничтожения космического мусора, их реализации будут препятствовать описанные выше юридические (политические) проблемы. США, Китаю и России (равно как и другим) следует сначала решить проблемы международного космического права, но сейчас это не представляется выполнимым: проблем и на Земле хватает.
Источник: Trаshbох
