Среди этих объектов отработанные верхние ступени ракет, списанные или сломанные спутники, пусковые адаптеры, крышки от объективов и даже тонкие медные провода - все, что сопровождает запуск ракеты. Объекты отслеживаются US Space Surveillance Network, которая составляет каталог космического мусора от 5 до 10 сантиметров на низкой околоземной орбите и до 1 метра на геостационарной орбите.
И все-таки оно вертится
Опасность, которую представляют эти объекты для астронавтов, спутников и космических станций, далеко не шуточная. Как было прекрасно показано в «Гравитации», Первый закон движения Ньютона ведет себя как редкостный чудак на букву «м» на орбите. Весь этот мусор вращается вокруг Земли с огромной скоростью, и нет никакой атмосферы, об которую он мог замедлиться или сточиться.
10-сантиметровый кусок космического мусора может полностью разбить спутник, а сантиметровый кусочек полностью выведет из строя космический аппарат и пробьет щиты Международной космической станции. Даже миллиметровый объект может вывести из строя деликатные подсистемы.
И столкновения происходят. Первое непреднамеренное столкновение двух спутников произошло 10 февраля 2009 года в 776 километрах над Сибирью. Частный американский спутник связи Iridium 33 и российский военный спутник «Космос-2251» столкнулись со скоростью 11,7 км/с. Оба спутника были полностью разрушены и произвели более 2200 отслеживаемых фрагментов. Для сравнения: пассажирский авиалайнер летит в 80 раз медленнее.
Синдром Кесслера
В фильме «Гравитация» также был использован некий вымышленный сценарий. Русские использовали ракету для уничтожения одного из своих спутников. В результате появилось массивное поле обломков, которое вращается вокруг Земли раз в 90 минут, а также вызывает цепную реакцию - синдром Кесслера - сталкивается с другими спутниками и наращивает массу. Такая космическая лавина. И, как показал фильм, лучше не стоять у нее на пути.
На самом деле, такая ситуация уже происходила, только в значительно меньших масштабах. В 2007 году, в рамках демонстрации силы, китайские военные сбили одну из нерабочих метеорологических станций, случайно выбросив тысячи обломков мусора на орбиту.
Шансы на то, что начнется синдром Кесслера, растут с каждым годом, по мере увеличения количества барахла на орбите.
Как же все-таки убрать весь этот мусор? Сможем ли мы когда-нибудь убрать массивное поле обломков вроде того, что показали в «Гравитации»? Ответ да, однако потребуется недюжинная изобретательность и много терпения.
Немножко профилактики
Прежде чем мы займемся непосредственной очисткой, стоит поговорить о профилактике и ликвидации последствий. К примеру, мы можем начать делать спутники и космические станции более прочными. Усилить защиту от ударов (как космического мусора, так и метеорных тел). Спутники также должны быть более маневренными.
При этом мы должны сделать все возможное, чтобы предотвратить появление космического мусора. Во избежание столкновений, например, орбиты всех обломков мусора и возможных целей должны быть известны заранее. К счастью, эта информация предоставляется каталогом U.S. Strategic Command (USSSTRATCOM). Офис Европейского космического агентства, ответственный за , предоставляет прогнозы событий и оценку риска столкновений в качестве сервиса для миссий ESA и третьих лиц.
Перспективные способы очистки орбиты Земли
Итак, пришло время очистить орбиту Земли от космического мусора. Ученые и инженеры предлагали массу разнообразных стратегий по активной уборке космического мусора, хорошие и не очень. Давайте пробежимся по списку наилучших кандидатов.
Старые добрые невод и гарпун
Более известная как ElectroDynamic Debris Eliminator (EDDE), эта идея заключается в том, чтобы отправить в космос спутник, вооруженный сетью и гарпуном. И действительно, захватывать спутники и другие объекты, сбившиеся с пути, можно обычной сетью. Этот план недорого стоит, удобен и может выехать с любой миссией на низкую околоземную орбиту.
Такие спутники могли бы маневрировать по всей НОО и убирать буквально любую цель. Более того, их можно было бы использовать многократно, а значит и убирать больше целей. Разработчики полагают, что EDDE мог бы убирать 136 объектов в три года - а 12 EDDE могли бы убрать 2465 объектов на НОО весом более 2 килограммов за семь лет.
Однако сработает такой план только с крупными объектами.
Космические воздушные шары
Зачем использовать сети, если есть воздушные шары? Эта идея называется Gossamer Orbit Lowering Device, или GOLD System, и были предложена Кристин Гейтс. Концепция использует очень большой и тонкий воздушный шар, который будет оборачивать объект и увеличивать его аэродинамическое сопротивление в несколько сотен раз, тем самым приводя к его падению в атмосферу Земли. GOLD System могла бы ускорить процесс естественного схода с орбиты у некоторых объектов с нескольких столетий до нескольких месяцев. Надувная система проста и эффективна, по крайней мере на бумаге.
Реактивный буксир
Для более крупных объектов можно было бы использовать отдельных суицидальных роботов, которые будут двигать спутники к повторному входу в атмосферу. Проект CleanSpaceOne от EPFL, например, включает спутниковый куб, который будет преследовать, захватывать и уничтожать космический мусор. Правда, стоимость будет непомерно высока - порядка 200 миллионов долларов для каждой миссии.
Surrey Space Centre работает над HybridSail - системой, объединяющей большой развертываемый отражающий парус с тросами для буксировки объектов с орбиты. Система будет сводить объекты с орбиты за счет аэродинамического сопротивления и обмена импульсом с заряженными тросами и ионосферной плазмой.
В этой схеме небольшой спутниковый куб должен состыковаться с куском космического мусора. Затем, используя магнитную систему ориентации, он бы стабилизировал крен, тангаж и рыскание объекта. Затем развернул бы тросы и парус 5 на 5 метров, положив начало фазе схода с орбиты.
Мы могли бы выпустить облако вольфрамовой пыли на орбиту для создания атмосферного сопротивления на орбитальных высотах. С уменьшением скорости целостность орбит тысяч обломков космического мусора была бы нарушена. Небольшие кусочки мусора постепенно сходили бы со своих орбит в течение нескольких десятилетий (решение не мгновенное).
Чтобы это сделать, нужно выпустить облако вольфрамовой пыли - крошечные частицы не более 30 мкм в поперечнике - на высоте порядка 1000 километров, создав относительно толстый слой мелких частиц материи, которые будут полностью окутывать планету. Вольфрам, который почти в два раза плотнее свинца, прибавит существенный вес любому объекту, за который зацепится.
Идея прекрасная - идеально подойдет для синдрома Кесслера - но в случае с крупными объектами работать не будет.
Более того, она может иметь потенциально катастрофические последствия на другие орбитальные объекты вроде функционирующих спутников. Также она может повредить чувствительное оборудование вроде солнечных панелей. Следовательно, ее можно рассматривать только как модель «перезагрузки» - полное очищение земной орбиты.
Стена замерзшей воды в космосе
Этот вариант немножко странный: Ballistic Orbital Removal System. По мнению Джеймса Холлопетера из GIT Satellite, в космос можно отправить ракеты, заполненные водой. После того как они выгрузят свой груз на орбите, появится поле кристаллизовавшейся воды, в которое будет попадать орбитальный мусор, замедляться и сходить с орбиты. Звучит странно - но идея похожа на вариант с вольфрамовой пылью. Вода у нас водится в огромном изобилии, тогда как роботизированные спутники сложные, хрупкие и дорогие.
Перенаправление с помощью лазера
А вот работка наземным лазерам. Laser Orbital Debris Removal, или LODR, будет использовать мощные импульсные лазеры, которые будут стрелять с поверхности и создавать плазменные джеты на космическом мусоре. Это приведет к тому, что мусор будет замедляться и повторно входить в атмосферу, падая в океан. Технологии у нас уже есть, причем лет 15 уже, только вот по плану на один объект будет уходить до миллиона долларов.
Другая похожая идея - спутник, который может выстреливать электрически заряженные атомы или ионы, постепенно замедляя и стаскивая объект на Землю.
Самосвал мусора на геостационарном кладбище
Вместо того чтобы захватывать объекты когтями, гарпунами и сетями, мы могли бы перемещать крупные объекты, не прикасаясь к ним. Кроме того, нам не обязательно сталкивать их в атмосферу - мы могли бы выводить их на геосинхронную орбиту.
Для этого спутники-уборщики должны быть оснащены электростатическим управлением и двигателями малой тяги, чтобы избегать каких-либо контактов. Как вариант приводится система GliDeR, которая будет использовать активные выбросы заряда и прямые потоки заряженных частиц в отношении мусора.
Космический мусоровоз
Представьте себе орбитальный мусоровоз, а вместе с ним и перерабатывающий завод. Дизайнер Вон Линг представил его так:
«Мой фантастический концепт - это система, состоящая из коллектора, распылителя сети и пункта утилизации на околоземной орбите. Учитывая то, что стоимость запуска может варьироваться от 4 до 5 тысяч долларов за фунт (8-10 тысяч за килограмм), не говоря уж о ценных металлах, используемых в производстве спутников, переработка может стать прибыльным делом однажды. Такой сборщик может работать на ядерной энергии и эффективных ракетах VASIMR для движения и сбора мусора».
Телескоп с лазером
Международная группа ученых гигантский лазер к космическому телескопу и взрывать с его помощью мусор на орбите.
«Возможно, мы, наконец, нашли способ убрать головную боль быстро растущего объема космического мусора, опасного для космической деятельности, - говорит Тошиказу Ебисузаки из Калифорнийского университета в Ирвайне. - Мы считаем, что эта отдельная система может устранить большую часть сантиметрового мусора уже за пять лет эксплуатации».
Для устранения орбитального минного поля, в рамках предложения Acta Astronautica, за основу будет взят Extreme Universe Space Observatory (EUSO), новый японский космический телескоп, который присоединится к МКС в 2017 году. EUSO не был предназначен для утилизации мусора - по факту, его основная задача - регистрировать ультрафиолетовое излучение высокоэнергетических космических лучей, которые входят в атмосферу Земли в ночное время. Но мощная оптика телескопа и широкое поля зрения делают его идеальным инструментом для определения небольших скоростных обломков мусора, которые носятся вокруг МКС.
В сочетании с высокоэнергетическим лазером, EUSO становится отличным стрелком. Ебисузаки и его коллеги предлагают оснастить телескоп CAN лазерной системой, которая была спроектирована для нового поколения ускорителей частиц. Лазеры CAN используют массив из тысяч оптоволокон, которые действуют сообща и производят мощный плазменный импульс. Ебисузаки считает, что такой импульс способен замедлять кусок мусора, пока тот не упадет на орбиту и не сгорит в атмосфере Земли.
С глазами EUSO и силой CAN, Ебисузаки говорит, что мы сможем останавливать опасные частицы в полете и сталкивать их в атмосферу Земли. Ученые сейчас занимаются проведением небольшого эксперимента на МКС, используя 20-сантиметровую версию EUSO и мини-лазер CAN с 100 оптических волокон.
«Если все пойдет хорошо, - говорит Ебисузаки, - мы планируем установить полномасштабную версию на МКС, включив трехметровый телескоп и лазер с 10 000 волокон, которые будут способны сбивать мусор с орбиты на расстоянии до 100 километров. Заглядывая дальше в будущее, мы могли бы создать отдельную миссию и вывести ее на полярную орбиту на высоте 800 километров, где сосредоточено больше всего мусора».
Глядя на такие усилия по очистке замусоренного нами же космоса, можно понадеяться, что небо в ближайшее время станет гораздо чище. А после этого направим определенные усилия на уборку мусора на Земле.
Постоянное развитие человеческой цивилизации обуславливает увеличение антропогенного воздействия на природу. Освоение космоса не стало исключением, ведь чем дальше мы углубляемся в неизведанные пространства, чем больше продвигаемся к полётам над Марсом, тем больше следов человеческой активности мы оставляем в виде космического мусора.
Космический мусор – это совокупность всех рукотворных объектов, присутствующих на околоземной орбите, а также их обломков, дальнейшее использование которых не предусматривается ввиду неисправности. Они больше не имеют практического применения, однако представляют серьёзную опасность для рабочих орбитальных аппаратов, в особенности управляемых человеком. Иногда, если космические обломки достаточно большие или содержат определённое количество компонентов, представляющих опасность, они угрожают планете напрямую – это связано с возможностью их бесконтрольного схода с орбиты, частичным сгоранием при падении сквозь атмосферу нашей планеты. Падение таких обломков может серьёзно повредить инфраструктуру населённых пунктов, производственных участков, важные транспортные узлы и т. д.
Проблема засорения космоса мусором
Изначально проблема накопления мусора в космическом пространстве, окружающем Землю, была поставлена ещё в середине двадцатого века, когда СССР готовил к запуску самые первые искусственные аппараты. Официальной же на международной арене эта проблема стала только в 1993 году после выступления Генсека Организации Объединённых Наций по вопросу влияния космических программ на состояние окружающей среды. В этом выступлении он особенно отмечал, что данная проблема имеет интернациональный, планетарный масштаб: «Нельзя говорить, что засоряется околоземное пространство какой-то отдельной страны, засоряется космическое пространство всей планеты, что отрицательно влияет на все государства в равной степени».
Необходимость уменьшения интенсивного засорения околоземного пространства объектами технического происхождения становится очевидной, если рассмотреть возможные варианты развития событий, по которым будет происходить освоение космоса в дальнейшем. Есть множество версий, согласно которым уже в недалёком будущем количество мусора на орбите будет активно увеличиваться за счёт «каскадного эффекта».
Это интересно! Синдромом Кесслера, или каскадным эффектом, называют теоретический вариант развития событий, при котором космический мусор вокруг Земли возникает в результате столкновения различных объектов, которые также могут являться мусором в космосе.
Поговорим подробнее о синдроме. Возникает своеобразный коварный «эффект домино». Два довольно крупных объекта, столкнувшись, порождают огромное число новых обломков. В свою очередь, любой из этих обломков может пережить столкновение с ещё одним объектом. Таким образом, запускается «цепная реакция» возникновения всё большего и большего числа осколков. Если подобных столкновений будет достаточно много, ввиду лавинообразного возникновения новых обломков, низкие околоземные орбиты могут стать совершенно непригодными для полётов. Уже к 2055 году саморазмножение подобных объектов принесёт человечеству серьёзные проблемы, и поэтому пути их решения должны быть разработаны как можно скорее.
Кто и как контролирует мусор в космосе
Есть огромное количество разнообразных методов, позволяющих находить орбитальные объекты в околоземном пространстве. Эти методы обычно делят на две группы:
- оптические (с использованием оптических телескопов);
- радиолокационные (с применением радиотелескопов).
Кроме того, помогать выявлять подобные объекты позволяют многофункциональные инструменты анализа космического пространства и оборонные системы. Инструменты, позволяющие проводить наблюдение за околоземным пространством в Советском Союзе и Соединённых Штатах Америки, были разработаны ещё в середине прошлого века. Подобные разработки применяются и во многих других государствах, в том числе странах Евросоюза. В свою очередь, существует группа программ национального уровня, предназначенных для обнаружения космических объектов и дальнейшего устранения мусора. Чтобы скоординировать деятельность подобных программ, была создана специальная международная организация – IASDCC.
Важно! В СССР активно разрабатывали систему по контролю космического пространства. Сегодня она учитывает орбитальные объекты, опираясь на показания Системы Раннего Оповещения и отдельных исследовательских лабораторий.
Также в нашей стране примерно к 2025 году планируется создание ряда специальных устройств, «на плечи» которых ляжет «уборка» неиспользуемых объектов, расположенных на геостационарных орбитах. По прогнозам, каждые полгода около десяти объектов будут перемещаться в область, известную как орбита захоронения.
Сколько мусора в космосе
В 2009 году сообщалось, что на низкой околоземной орбите, на высоте до двух тысяч километров, согласно различным оценкам, может находиться около 220 тысяч рукотворных объектов, масса которых суммарно достигает примерно 5 тыс. тонн. При этом посредством экстраполяции было установлено, что количество таких объектов, которые в диаметре превышают один сантиметр, достигает от 60 до 100 тысяч. При этом всего около десяти процентов подобных обломков было найдено и каталогизировано.
В 2017 году проводилась традиционная ежегодная Европейская конференция по вопросам проблем, связанных с космическим мусором. Больше трёхсот учёных из разных уголков мира пытались определить действенные методики борьбы с загрязнением околоземного пространства. По итогам конференции было объявлено приблизительно о 750 тыс. различных обломков, превышающих 1 см (в поперечном сечении), и ещё о 166 миллионах обломков больше 1 мм.
Важно! Скорость космического мусора на орбите относительно других объектов может достигать 10 метров в секунду. Такая высокая скорость означает, что объект несёт колоссальную кинетическую энергию и соударение с рабочими космическими аппаратами даже крохотного обломка повлечёт за собой серьёзные повреждения последнего, вплоть до полного его приведения в неработоспособное состояние.
По данным 2014 года, Российская Федерация отвечает за 39,7% всего космического мусора, образованного человечеством, на втором месте по «продуктивности» расположены Соединённые Штаты Америки (28,9%), а на третьем – Китайская Народная Республика (22,8%). При этом все остальные страны внесли в космос всего чуть больше 8% мусора.
Карта космического мусора
Чтобы оценить весь масштаб проблемы, достаточно взглянуть на созданную компьютерами NASA модель распространения рукотворных объектов на околоземной орбите. При этом стоит учитывать, что 95% белых точек на изображении – это мусор.
А вот карта космического мусора, представленная проектом StuffinSpace. Красные точки на ней обозначают действующие и уже не работающие спутники, синим цветом отмечены сброшенные ступени ракет-носителей, серый цвет обозначает все остальные обломки.
Как убирать мусор в космосе
Универсальных методов борьбы с космическим мусором с достаточной эффективностью на практике пока что не существует. Но ввиду высокой актуальности данной проблемы мировое сообщество активно развивает приоритетные направления её решения:
- Всестороннее наблюдение за околоземным космическим пространством, особенно за геостационарными орбитами, а также планомерная каталогизация существующих обломков.
- Использование математических моделей для составления прогнозов появления новых обломков, возможных угроз для предстоящих полетов и неожиданного сближения обломков с возможностью столкновения, а также их неуправляемого падения на Землю.
- Разработка методов, позволяющих обезопасить работающие космические аппараты.
- Создание и скорейшее применение методик, способных уменьшить засорённость околоземного космического пространства.
На данный момент предлагается великое множество способов очистки орбиты Земли от космического мусора, но, к сожалению, ни один из них не является приемлемым в плане экономической целесообразности. Так, Европейское Космическое Агентство допускает следующие сценарии:
- захват обломков с помощью сети и дальнейшая их транспортировка на утилизацию или на орбиту захоронения;
- прикрепление к объекту реактивного двигателя, осуществляющего транспортировку;
- использование солнечного паруса для транспортировки массивных объектов;
- выведение космического мусора с орбиты с помощью обстрела реактивной струёй.
О проблеме загрязнения космического пространства мусором, о том, что такое геостационарная орбита и почему космический мусор не падает на Землю, рассказывают в специальном выпуске телепередачи «Вопрос времени».
Обломки на околоземной орбите представляют высокую опасность для работоспособных космических аппаратов, а так как с каждым годом их становится всё больше, в определённый момент космос может оказаться недоступным для человечества. В связи с этим проблема образования космического мусора является одной из центральных в современной космонавтике.
Каждому из нас известно, что человечество невероятно загадило свою планету и ежедневно продолжает генерировать невероятное количество мусора. Но немногим известно, что за недолгий период освоения космоса мы успели превратить околоземное пространство в небольшую свалку отработанных спутников. Здесь представлены две интерактивные визуализации, отражающие сложившуюсь ситуацию.
Первая визуализация (автор Alex Rasmussen) отражает все известные и отслеживаемые спутники и обломки:
- Зелёными точками обозначены действующие спутники.
- Серыми - неактивные, но работоспособные.
- Красными - вышедшие из строя спутники и их обломки.
- около 29 000 обломков размером более 10 см,
- около 670 000 обломков от 1 до 10 см,
- более 170 млн обломков от 1 мм до 1 см.
За последние 50 лет было запущено около 6600 спутников , из них 3600 по прежнему вращаются вокруг Земли, а 1000 находится в активном режиме.
Насколько опасен весь этот мусор?
Представленные визуализации могут ввести наш разум в заблуждение, поскольку точки обозначают лишь расположение обломков, но не размер, то есть масштаб не соблюдён. В реальности околоземное пространство вовсе не представляет собой свалку, как это выглядит на картинках. Однако космические агентства разных стран всё-равно начеку, потому что стоимость запускаемых объектов очень высока, а потенциальный ущерб от потери 1000 действующих сейчас спутников в результате столкновений с мусором оценивается в 130 млрд долларов.
Каждый год в атмосферу земли входит 100-150 тонн обломков. Самым примечательным случаем за последние годы стало столкновение германского и американского спутников , чьи обломки упали в Бенгальский залив в 2011 году. Астронавтам на орбите также не стоит расслабляться (привет «Гравитации»). В 2012 году МКС была переведена на более высокую орбиту для предотвращения столкновения с обломками от японского спутника.
Что делать?
К счастью, повторение в жизни сценария по образу «Гравитации» маловероятно. Более того, инженеры предусмотрели немало средств защиты (МКС считается "наиболее защищённым космическим аппаратом в истории "). Однако скорость полёта и растущее количество обломков представляют всё большую угрозу. Учёные предупреждают о возможности синдрома Кесслера , когда на орбите окажется так много обломков, что риск уничтожения любого запускаемого аппарата станет очень высок. Подобная цепная реакция может, фактически, закрыть человечеству доступ в космос.Сегодня учёные ищут способы отслеживания обломков и очистки космического пространства. Одна из многих идей состоит в использовании специальных спутников, которые будут захватывать обломки и направлять к поверхности планеты. Также рассматривается вариант сбора ещё пригодных для использования обломков ради вторичного использования.
Какой бы способ ни был выбран в будущем, одно несомненно: замусоривание ближайшего космического пространства обойдётся нам очень дорого. Если мы хотим по-прежнему иметь доступ за пределы своей планеты, иметь современные спутниковые средства связи, наблюдения и исследования, то нам необходимо уже начать изучать возможные способы избавления от орбитального мусора.
Пройдя по на оригинальную статью, можно оценить интерактивность визуализаций. К сожалению, встроить их в пост Хабр не позволяет, пришлось делать скриншоты.
Космический мусор вокруг Земли - это обломки и большие куски отработанных, испорченных спутников, которые человечество отправляло на орбиту Земли более пяти десятков лет.
Также это камни и утраченные предметы, капли эмали и самый разный мусор, который почему-то не ушел с орбиты и не перегорел в атмосфере.
Это угроза цепной реакции, так как он крутится на значительной скорости. Капля краски на значительной скорости при контакте со скафандром человека может пробить его насквозь.
Любому человеку известно, что люди сильно засорили нашу планету, и каждый день число мусора только увеличивается в несколько раз. Однако не все знают, что за непродолжительное время освоения космических недр человечество смогло превратить пространство около орбиты в свалку из изношенных ненужных спутников.
Общие понятия
На небе можно увидеть такие известные и отслеживаемые спутники и обломки:
- Зеленые точки- это функционирующие спутники;
- Серые- неактивные, но работающие спутники;
- Красные точки- изношенные спутники и обломки.
Космическое Агентство Европы выявило, сколько мусора в космосе крутится сегодня:
- Примерно двадцать девять тысяч обломков величиной до десяти сантиметров;
- Шестьсот семьдесят тысяч - размером от сантиметра до десяти;
- Больше ста семидесяти миллионов обломков величиной не более сантиметра.
Общая масса мусора около орбиты оценивается в шесть тысяч тонн, а скорость его полета достигает примерно 56000 км/ч.
За последнюю половину столетия в космос запустили примерно семь тысяч спутников, из которых половина, как и прежде, вращается на орбите, а тысяча находится в активности.
Основные проблемы
На сегодняшний день человечество вынуждено решать проблемы не только с загрязнением окружающей среды на планете, но и искать решение вопроса, связанного с огромным количеством мусора в космосе. Наибольшее число мусора образовалось над такими державами, лидерами в покорении космоса, как Россия и Америка. Чаще всего отходы накапливаются на дистанции не более полутора тысяч километров от Земли. На высоте, где летают корабли в космосе, они подчинены закону гравитации и с каждым годом приближаются к Земле.
Попадая в верхние слои атмосферы, небольшой орбитальный мусор сгорает , не достигнув нескольких десятков километров, а поэтому не составляет угрозы для жизни людей и других обитателей планеты.
Очень опасен мусор на орбите Земли для кораблей в космосе. На сегодняшний день многие ученые говорят об опасности того, что последующее накопление отходов может привести к окончанию запусков спутников и полетов в космос.
Это связано с тем, что отходы обладают значительной скоростью полета и при неожиданном столкновении с космическим кораблем могут причинить ему значительный ущерб. За последние десятки лет известно о нескольких случаях деформации спутников, кораблей и космических станций находящимся на орбите Земли мусором, а ныне ситуация лишь ухудшилась.
Сегодня не существуют приемы, предотвращающие попадание отходов на орбиту, а ведутся только наблюдения за их перемещением и местонахождением. Но специалисты из различных государств предлагают разные способы решения этого вопроса, начиная от собирания мусора большими стальными сетками и заканчивая разработкой буксира для космоса, который сможет удалять находящиеся на орбите отходы.
Недавно специалисты из Америки предложили удалить мусор при помощи вольфрамовой пыли, которую нужно рассеять около планеты в качестве оболочки размером до тридцати километров. Облако такой пыли должно тормозить небольшие обломки, очищая при этом пространство около Земли.
Наряду с этим изобретаются и новые условия использования космоса. К примеру, любой искусственный спутник должен иметь на борту резервные ресурсы топлива, которые позволят по окончании срока работы направить его на Землю или перевести в определенные для этого места на околоземной орбите.
Помимо этого, блоки для разгона ракет должны иметь системы слива топлива, чтобы предотвратить их последующий взрыв. Но такие мероприятия недостаточны, и проблема космических отходов на сегодняшний день остается незакрытой.
Полезные изобретения
Вопрос засорения космоса отходами стоит очень остро, и любое государство пробует отыскать собственные способы для его решения. Недавно специалисты из Китая предложили уничтожать обломки при помощи лазерного луча. На основании их анализа на орбите возможно установить лазерную станцию, которая будет результативно работать - при условии, что у станции и мусора будет идентичное прямое восхождение механизма.
При помощи лазера специалисты хотят увеличить сход космических отходов с орбиты или отклонить его направление. Японское космическое агентство изобретает сверхчувствительный радар для обнаружения мельчайших космических отходов. Данный радар планируют ввести в работу через несколько лет. Предполагается, что он окажет помощь в предотвращении столкновения космических обломков со спутниками.
До этого времени агентство занималось изобретением шнура длиной семьсот метров. Он должен формировать электромагнитное поле, которое будет тормозить разнообразные обломки на орбите и выводить их в атмосферу планеты. Начальная попытка избавиться от обломков при помощи данного аппарата не завершилась успехом, т. к. космический корабль не смог запустить шнур. Ранее японское агентство предлагало также удалять отходы в космосе при помощи стальных сетей, которые на специальном спутнике выводились бы на орбиту, собирали там мусор, а затем отсоединялись и направлялись к слоям атмосферы.
Американские специалисты изобретают космическое оборудование - так называемые «одеяла», которые будут собирать все космические отходы и направлять их атмосферу, где они будут сгорать.
Но сколько бы ни существовало предложений, на сегодняшний день не получилось разработать эффективный прием борьбы с отходами в космосе по разным причинам, в частности, из-за дорогой цены способов чистки пространства около нашей планеты. Одновременно с этим от научных и псевдонаучных групп поступают разные, иногда не очень хорошие предостережения и версии развития проблемы.
Одни говорят, что если не заниматься данным вопросом, то спустя два столетия работа в космосе прекратится навсегда. Иные считают, что существует опасность от космических отходов, которая состоит в том, что нельзя будет установить причину аварии или повреждения спутника: или это будет связано с обломками в космосе, или этому поспособствует какая-либо страна.
Необычные факты о космических отходах долгие годы не сходят с уст. Включая ТВ, человек видит новую фантастику, которая снята о космосе. Несмотря на то что освоение человечеством космического пространства не было таким скорым, орбита Земли стала напоминать свалку для отходов разного происхождения. Ежегодно они представляют все большую опасность, так как количество их увеличивается:
Только два государства могут отслеживать пространство около орбиты. При помощи разработанных систем они контролируют космос. Это дает возможность изобретать способы удаления отходов в космическом пространстве.
Мусор из космоса регулярно падает на поверхность Земли. Предметы значительных габаритов, перемещающиеся на низких орбитах, спустя определенное время могут войти в атмосферу. Их скорость падает, а отдельные куски достигают Земли. Фактически ежедневно в плотные слои атмосферы проникают мельчайшие частицы, большие - несколько раз в месяц.
За годы освоения космоса там скопилось много бесполезных предметов. Выпускница МГТУ им. Баумана по специальности «моделирование космических комплексов» Анна Ложкина объясняет происхождение этого мусора, откуда он берется и почему не падает нам на голову, рассказывает, что можно сделать для поддержания чистоты космического пространства.
Какие объекты вращаются вокруг нашей планеты?
В первую очередь это техника, запущенная людьми.
По низкой околоземной орбите, высотой от 160 до 2000 километров, двигаются аппараты дистанционного зондирования, межпланетная космическая станция (МКС).
На более удаленной, геостационарной орбите, ее высота примерно 36 тысяч километров над поверхностью планеты, “зависают” спутники прямого вещания телевизионных программ и различных систем связи.
На самом деле спутники двигаются с очень большой линейной и угловой скоростью, успевая за вращением Земли, поэтому каждый находится над своей точкой планеты - как бы висят над ней.
Помимо этого на орбитах находится различный “космический мусор”.
Откуда берется в космосе мусор, если там никто не живет?
Как и на Земле, в космосе мусор - дело рук человеческих. Это отработанные ступени ракет-носителей, обломки столкнувшихся или взорвавшихся спутников.
Количество аппаратов, отправленных в космическое пространство с 1957 года по настоящее время, перевалило за 15 тысяч. На низких орбитах уже становится тесно.
Часть техники устаревает - у некоторых аппаратов заканчивается топливо, у других выходит из строя оборудование. Такие спутники уже не поддаются управлению, а только отслеживанию.
Скоро вокруг Земли будет столько спутников и космического мусора, что нельзя будет запустить новый спутник или улететь с Земли на ракете
Столкновение даже небольших объектов, движущихся с орбитальными скоростями под углом друг к другу, приводит к их значительному разрушению. Так жвачка, залетевшая на орбиту МКС, может пробить оболочку станции и погубить весь экипаж.
Подобный эффект - рост количества мусора на низкой околоземной орбите в результате столкновения объектов, называется синдромом Кесслера и потенциально может привести в будущем к полной невозможности использования космического пространства при запусках с Земли.
А как дела высоко-высоко, там, на геостационарной орбите? Она тоже густо заселена, места там стоят дорого и на них даже есть лист ожидания. Поэтому, как только подходит к концу срок эксплуатации аппарата, его выводят с геостационара, а на освободившуюся позицию летит следующий спутник.
Куда девается космический мусор?
С низкой околоземной орбиты любой крупный объект спускается в атмосферу, где сгорает быстро и полностью - нам на голову даже пепел не падает.
А вот с маленькими кусочками дело обстоит сложнее. Несколько организаций США и России надежно отслеживают лишь космические аппараты и фрагменты мусора крупнее 10 см. Объекты с размерами от 1 до 10 см практически не поддаются счету.
С геостационарной орбиты устаревшие или прекратившие нормально функционировать спутники задвигают подальше, на высоту около 40 тысяч километров, чтобы освободить место для новых претендентов.
Так, за геостационаром, появилась орбита захоронения, где «умершие» спутники будут по инерции летать еще сотни лет.
А что происходит с космическими кораблями?
Корабли, на которых люди отправлялись в космос, возвращаются на Землю, где доживают свой век в музеях или научных центрах.
Мусор, образующийся в процессе жизнедеятельности обитателей международной космической станции, точно в космос не попадет. Он тщательно собирается, грузится на транспортный корабль - тот, что привозит им все необходимое, и отправляется по направлению к Земле. Этот корабль на обратном пути почти полностью сгорает в атмосфере или затапливается в Тихом океане.
Мусор, как издержки запуска космических аппаратов
Сообщение по радио или с экранов телевидения о том, что “отделение первой ступени прошло в штатном режиме» звучит привычно для современного человека. По дороге к запланированной орбите ракета-носитель теряет и другие, ставшие ненужными, детали.
На 1 кг запущенной массы приходится минимум 5 кг вспомогательной. Что с ними происходит?
Баки первой ступени сразу “отлавливают” на Земле специально обученные люди. Вторая ступень и обтекатели тоже падают на Землю, но разлетаются намного дальше и найти их сложнее.
А вот разгонные блоки, которые используются при переходе с опорной орбиты на конечную, там наверху и остаются. Со временем они потихоньку сползают вниз, входят в атмосферу, где и сгорают.
В общем, все превращается в пыль и рассеивается в атмосфере. Разве что очень-очень большие и прочные куски долетают до нас. В 2001 году долетел кусок от станции МИР и упал в океан.
Утилизация космических аппаратов
Получается, что способы утилизации космических аппаратов - это топить в океане, запустить подальше, сжечь в атмосфере … Такой полностью безотходный метод.
Детали, найденные на Земле спасателями, перерабатывают или повторно используют.
К сожалению, переработать пока можно не все. Вытекший из упавшего двигателя гидразин отравит почву и воду далеко и надолго.
Как вся эта пыль и гарь влияет на воздух, которым дышим?
Да, наш с вами воздух загрязняется и захламляется маленькими частицами пепла, пыли, другими продуктами горения космических аппаратов. Но не так сильно, как от выбросов земных машин и заводов.
Вот только один пример. Суммарная масса воздуха в атмосфере - 5Х10¹⁵ тонн. Масса орбитальной станции “ Мир”, самого крупного из космических аппаратов когда-либо вошедших в атмосферу, и сгоревших в ней (2001 год) - 105 тонн. То есть все капельки и пылинки, оставшиеся от орбитальной станции, ничто по сравнению с величиной атмосферы.
Теперь посмотрим на выбросы промышленности. По данным Росстата, наименьший суммарный выброс за период наблюдений с 1992 года пришелся на 1999 год. И он составил 18,5 млн тонн.
То есть только над нашей страной за один год в воздух попало в 176190 раз больше грязи, чем разнесло над всем земным шаром, пока «Мир» горел в атмосфере.
Что можно сделать для уменьшения количества мусора в космосе
В последние годы перед человечеством остро встали проблемы поддержания чистоты космического пространства.
Есть несколько направлений, по которым ведутся исследования:
- Развитие микроспутниковой отрасли. Уже созданы спутники-коробочки - кубсаты и таблетсаты. При их запуске достигается существенная экономия на выводе, требуется меньше топлива, меньше лишнего попадает на орбиту. Правда, как догнать такой комочек, если что-то пойдет не так, пока неясно.
- Увеличение продолжительности жизни аппаратов. Первые спутники были рассчитаны на 5 лет, современные аппараты - на 15 лет.
- Повторное использование деталей. Самый большой прорыв в этом направление - возвратные ракеты-носители, над которыми уже работает Илон Маск.
Еще очень важно разобраться с тем, какие спутники действительно необходимы, более ответственно относиться к выбору запускаемых аппаратов.
В отдаленном будущем, надеемся, появятся пылесосы или другие приспособления, которые позволят делать косметическую и даже генеральную уборку космического пространства.
Мало ли что можно придумать, если поразмыслить, если задаться целью, сохранить чистый космос для будущих поколений.
