Космический мусор: Хьюстон, у нас проблема

Когда мы думаем о космосе, представляем его большим и пустым. Но на самом деле, когда дело доходит до земной орбиты, выясняется, что она завалена миллионами кусков мусора, который мы называем космическим. Космический мусор состоит из неконтролируемых, созданных человеком предметов или их обломков, которые остаются на орбите ещё долгое время после того, как выполнили своё предназначение.

Масштаб обломков варьируется от очень большого, включая выброшенные ступени после запусков ракет и спутников, до более мелких металлических деталей, таких как гайки и болты, и даже кусочки краски. Космический мусор может быть размером один миллиметр, но есть тысячи кусков, которые больше коробки для пиццы. Они создают проблемы.

Необходимо сохранять чистоту космического пространства. (Image: via pixabay / CC0 1.0)

Согласно последнему статистическому моделированию Европейского космического агентства, на орбите находится примерно 34000 объектов размером более 10 см, но при этом до 128 миллионов объектов размером от 1 мм до 1 см окружают Землю. Объекты меньше 10 см не могут быть отслежены обычным способом.

Эксперт по спутниковым системам Джун Уэйн Чеонг из Школы электротехники и телекоммуникаций UNSW говорит, что по мере того как люди запускают в космос всё больше объектов, этот мусор может угрожать безопасности космонавтов и спутников.

«Космический мусор представляет особую опасность для космических миссий, где есть люди. Это особенно важно для Международной космической станции, поскольку перед проведением учений по выходу в открытый космос необходимо тщательно изучить орбитальную траекторию космического мусора.

Самая большая проблема с этими объектами заключается в том, что их нельзя отследить или контролировать. Если мы сможем контролировать их, мы сможем гарантировать, что они не коснутся нужных нам объектов и облетят вокруг них», — сказал Чеонг.

Однако когда космический мусор сталкивается с орбитальными спутниками или более крупными частями космического мусора, он может разбиться на более мелкие осколки, что ещё больше усугубляет проблему. Доктор Чеонг добавил:

«Это называется синдромом Кесслера. Это явление описывает экспоненциальный рост загрязнения на наших орбитах, где мусор порождает больше мусора, и, к сожалению, в мире не хватает денег или ресурсов, чтобы должным образом очистить весь космический мусор».

Маленький, но мощный

Трудно представить себе, что предметы размером меньше зубочистки могли бы причинить столько вреда, но в космосе возможно всё. Доктор Чеонг сказал:

«Космический мусор может перемещаться со скоростью до 10 километров в секунду, что даёт такой же эффект, как при ударе маленьким мячом для крикета со скоростью 100 километров в час. Спутники снаружи часто покрыты солнечными панелями, которые сделаны из хрупкого стекла.

Таким образом, независимо от размера обломков, с которыми он сталкивается, спутник скорее всего будет повреждён, и следовательно, образуется больше мусора. Эти спутники уязвимы, они не предназначены для разрушения извне».

Дорогая недвижимость

Как и рынок недвижимости на Земле, недвижимость на орбите ограничена и конкурентоспособна. Одна из наиболее важных орбит — это геостационарная орбита, называемая геосинхронной экваториальной орбитой (ГЭО), которая расположена на высоте 35000 км от поверхности Земли. Она считается одной из самых ценных орбит и занята многими телекоммуникационными и вещательными спутниками. Доктор Чеонг объяснил:

«Космический мусор загрязняет занимаемые орбиты; он использует орбитальную ячейку, которую мог бы занять другой функциональный объект, более полезный спутник. Мы наблюдаем растущую тенденцию к тому, что космические агентства и компании отправляют множество спутников на гораздо более высокие орбиты, в первую очередь на верхнюю низкую околоземную орбиту (НОО), а в некоторых случаях и на ГЭО орбиту.

Но они попадают в ситуацию, когда теряют контроль над этими спутниками или они полностью перестают функционировать, но всё ещё продолжают занимать орбиту в течение 10–15 лет, и их невозможно восстановить».

Компьютерное изображение космического мусора, видимое с высокой околоземной орбиты. Два основных поля космического мусора — это кольцо объектов на геосинхронной земной орбите (ГЗМ) и облако объектов на низкой околоземной орбите (НОР). (Image: NASA Orbital Debris Program Office)

Это создаёт проблему, когда нефункциональные спутники занимают хорошие места, говорит он.

«И с течением времени их положение в космосе становится всё более и более значимым, потому что остаётся меньше доступных орбитальных путей для отправки новых спутников для важных целей, таких как связь, навигация, наблюдение за Землёй и других».

Дальнейшая судьба космического мусора

В качестве заместителя директора Австралийского центра космической техники UNSW (АЦКТ) доктор Чеонг возглавлял группу, которая построила первый в Австралии действующий спутник CubeSat в космосе — UNSW-EC0. Он говорит, что есть более устойчивые способы проведения экспериментальных космических полётов — перевод их на более низкие орбиты. Спутники пассивно возвращаются на Землю в течение одного-двух лет с практически нулевым риском столкновения, когда заканчивается срок их службы.

Space Shuttle Endeavour сильно повлиял на радиатор во время полёта STS-118. Входное отверстие составляет около 5,5 мм, а выходное в два раза больше. (Image: NASA)

Доктор Чеонг считает, что их следует либо переместить на орбиту для хранения ядерных отходов, либо спустить с орбиты обратно на Землю, чтобы снизить риск столкновения с другими спутниками:

«Орбиты для хранения ядерных отходов находятся на гораздо большей высоте и не мешают обычным рабочим орбитам. Что касается спутников, которые находятся ближе к Земле, вы можете переместить их на ещё более низкую орбиту и позволить гравитации вернуть их на Землю, и они будут быстрее распадаться по мере того, как движутся через более плотную атмосферу.

Спутники, которые находятся дальше, должны быть переведены на орбиту для хранения ядерных отходов. Ответственность за обеспечение достаточного количества топлива в конце полёта лежит на операторах космических кораблей, чтобы они могли принять осознанное решение о том, что делать со спутником. Только не выбрасывайте его, не загрязняйте наши орбиты ещё больше».

С глаз долой, из сердца вон

Доктор Чеонг говорит, что необходимо предпринять международные усилия по очистке космического мусора:

«Одна из проблем с космическим мусором — это отсутствие ответственности. Этим агентствам и компаниям трудно признать, что их спутник вышел из строя, что делает неизбежным столкновение его с обломками. Что касается крошечных обломков, то мы не можем учесть их в будущих космических полётах. Это увеличивает вероятность столкновения в будущем».

Трой Оукс

Источник: nspirement.com