Вещи, которые вы должны знать о космическом мусоре
Первый в мире спутник "Спутник-1", созданный человеком, был запущен Советским Союзом в 1957 году. С тех пор почти 40 различных государств запустили в космос более 9 000 спутников. На протяжении десятилетий правительственные и частные космические агентства были сосредоточены только на исследовании космического пространства и некотором установлении господства в космической гонке.
Но сейчас мы находимся в очень опасной ситуации, когда будущее самого космического путешествия висит на волоске. Десятилетия космических полетов и тысячи спутников породили новое явление, известное как космический мусор.
Космический мусор - это термин, употребляемый в отношении кучи вышедших из строя искусственных объектов, таких как спутники и беспилотные зонды, вращающиеся вокруг Земли. По оценкам Европейского космического агентства, в 2013 году вокруг Земли вращалось более 170 миллионов осколков (размером более 1 мм), из которых только 29 000 осколков больше, чем размер 10 см. Затем в 2016 году Стратегическое командование Соединенных Штатов зарегистрировало 1419 активных спутников над Землей, в общей сложности 17 852 прослеживаемых объекта.
Увеличение числа мертвых спутников является проблемой не только для новых космических аппаратов, но и для нас, здесь, на поверхности Земли.
Почему это опасно?
Текущее состояние космического мусора представляет собой серьезную угрозу для всех активных спутников и космических аппаратов, вращающихся на орбите Земли. Многие искусственные спутники, отправленные в космос за эти годы, серьезно пострадали от орбитального мусора. Один из самых ранних подтвержденных случаев произошел в 1996 году, когда французский военный спутник Cerise был поражен осколками ракеты-носителя Ariane (также производства Франции), которая взорвалась еще в 1986 году.
Затем в 2009 году на научно-исследовательском спутнике НАСА «Терра» произошли многочисленные сбои системы, которые, скорее всего, были вызваны орбитальным ударом обломков. Похожий инцидент привел к тому, что Aura, исследовательский спутник НАСА, потерял энергию от одной из своих солнечных батарей. В 2013 году метеорологический спутник NOAA GOES 13 был поражен осколком космического мусора, который временно повредил его жизненно важные инструменты.
В том же году удар MMOD (Микрометеороиды и орбитальный мусор) сбросил российский спутник BLITS с намеченной орбиты и также изменил его скорость вращения. Было высказано предположение, что обломки могли иметь китайское происхождение.
Даже Международная космическая станция постоянно находится под угрозой столкновения с орбитальным мусором. Хотя МКС в основном защищена технологией Whipple shield, многие из ее важнейших инструментов, таких как солнечные панели, не могут быть защищены без типичных космических маневров. В 2009 году космическая станция едва избежала столкновения с космическим мусором, который, как считалось, входил в состав советского спутника "Космос-1275".
Пылающее возвращение на Землю
Растущее число неактивных и неконтролируемых спутников на низкой околоземной орбите также вызывает озабоченность у людей, живущих на поверхности Земли. Существует несколько случаев, когда при повторном входе в атмосферу спутник совершает неконтролируемый спуск к поверхности Земли.
Большой мусор намного опаснее, чем мелкий, так как он может достигать поверхности практически без изменений. Ниже приведено несколько примеров спутников, совершивших аварийную посадку в прошлом.
Скайлэб: первый крупный инцидент с возвращением космического мусора произошел еще в 1979 году, когда первая американская космическая станция "Скайлэб" распалась над некоторыми районами Западной Австралии и Индийского океана во время ее неконтролируемого спуска. Скайлэб был запущен НАСА в 1973 году и был частью трех миссий с экипажем.
Салют 7: запущенный в 1982 году, "Салют-7" был последней космической лабораторией по советской программе "Салют", которая была заменена знаменитой космической станцией "Мир" в 1986 году. Чтобы завершить переход, Советский Союз вывел "Салют" на гораздо более высокую орбиту, чтобы отсрочить его возвращение до 1994 года.
Однако повышенная солнечная активность и повышенное атмосферное сопротивление привели к тому, что эта структура спустилась на Землю в 1991 году, на три года раньше графика. При входе в атмосферу он взорвался.
Мир: После спутника "Салют 1" "Мир" стал крупнейшим искусственным спутником на нижней околоземной орбите. Он был запущен в 1986 году, а в 2001 году вновь вернулся на Землю. После возвращения на орбиту массивная космическая станция распалась над Южно-Тихоокеанским регионом вблизи Фиджи.
Тяньгун-1: первая китайская космическая станция "Тяньгун-1" - последнее дополнение к этому списку. Потеряв контакт с наземным управлением в 2016 году, 2 апреля 2018 года космическая станция наконец-то вернулась в атмосферу Земли. Космическая лаборатория была в основном испарена; только несколько оставшихся кусков безвредно достигли поверхности земли.
Синдром Кесслера
Синдром Кесслера, также известный как эффект Кесслера, представляет собой сценарий, в котором столкновение между двумя объектами на нижней околоземной орбите создает больше мусора, что увеличивает вероятность дальнейших столкновений с другими объектами.
Он создает еще больше мусора до такой степени, что любая космическая деятельность в этом орбитальном диапазоне становится непрактичной или неудобной для многих будущих поколений. Эта концепция была предложена астрофизиком Дональдом Дж. Кесслером в 1978 году, который также работал в НАСА.
Измерение и отслеживание космического мусора
Такие организации, как НАСА, ЕКА и Стратегическое командование США, несут основную ответственность за отслеживание всех потенциально опасных объектов, вращающихся на орбите Земли, с использованием наземных радаров, оптических детекторов и телескопов.
Эти организации располагают ценными данными, которые используются для перемещения активных спутников и зондов в безопасное место. Большая часть этих данных поступает из Голдстоунской обсерватории НАСА, телескопа ЕКА TIRA и EISCAT.
Возможные решения
Стандартный, наиболее распространенный подход к решению проблемы космического мусора заключается в перемещении всех геостационарных спутников на орбиту кладбища в конце срока их эксплуатации. Но это не обеспечивает отсутствие мусора на геостационарной орбите.
Исследователи пришли с несколькими возможными решениями этой конкретной проблемы. Большинство из них, однако, все еще находятся в экспериментальной стадии.
К ним относится служба космической инфраструктуры, которая сможет выводить на околоземную орбиту мертвые спутники. Еще одним таким экспериментальным космическим аппаратом является Аппарат для удаления орбитального мусора Busek (ORDER).
Такие страны, как Швейцария, Япония, США и Франция, имеют свои программы удаления космического мусора. Однако большинство из них могут быть неэффективными.
Будущие проблемы
В настоящее время не существует четкой международной нормативной базы для сведения к минимуму космического мусора на нижней околоземной орбите, за исключением добровольных руководящих принципов, разработанных комитетом Организации Объединенных Наций по использованию космического пространства в мирных целях (КОПУОС) в 2007 году.
В 2017 году Хольгер Крэг из Европейского космического агентства заявил, что не только нет никакого международного регулирования по этому вопросу, но и никакого прогресса в настоящее время не происходит в соответствующем органе ООН.
Многие исследователи считают, что нижняя орбита может вскоре стать зоной поражения спутников из-за космического мусора и быть полностью потеряна. Некоторые из них также предложили космическим агентствам разрабатывать гораздо более мелкие спутники, которые могут обращаться вокруг Земли на безопасном расстоянии от космических кораблей.