Содержание
Чем опасен космический мусор и что это такое
15 июня
Мария Иванова
Сейчас все чаще можно услышать тревожные рассуждения о том, что человечеству грозит очередной мусорный кризис — только не на самой планете, а на ее орбите. Космический мусор из теоретической опасности давно превратился в суровую реальность, которая отбрасывает тень на все дальнейшие планы по освоению космоса. Рассказываем, что такое космический мусор и почему он вызывает опасения.
Фото: ТАССТАСС
Что такое космический мусор
Видео дня
Космический мусор — это различные твердые отходы, скопившиеся на околоземной орбите за десятилетия освоения космоса. Среди них встречаются отделившиеся ступени ракет-носителей, обломки всяческих спутников и космических аппаратов, фрагменты двигателей. Иными словами, почти все, что попадает на орбиту при помощи человека, рано или поздно превращается в мусор.
Важно отметить, что подобного мусора в космосе гораздо больше, чем можно подумать.
«РБК Тренды» пишет, что, согласно приблизительным подсчетам, сейчас вокруг планеты вращается более 100 млн единиц хлама. И это только то, что еще можно хоть как-то обнаружить при наблюдении: маленькие (меньше 1 мм) частицы мусора тяжело отслеживать, хотя их счет давно пошел на триллионы.
Чем опасен космический мусор
Высказывания о том, что человечеству нужно как можно скорее заняться решением мусорной проблемы в космосе, звучат по нескольким причинам. Во-первых, космический мусор представляет серьезную угрозу для спутников. Из-за крайне высокой скорости движения даже крошечный объект (не больше сантиметра) может критически повредить какой-нибудь аппарат или орбитальную станцию. Фрагменты покрупнее при столкновении спокойно могут разнести спутник на куски, что создаст еще больше потенциально опасного мусора. Конечно, специалисты стараются отслеживать перемещение таких объектов, но это едва ли решает проблему.
Во-вторых, эксперты опасаются, что в конце концов человечество настолько засорит околоземную орбиту, что вывод новых спутников будет физически невозможен.
Этот печальный исход может возникнуть из-за так называемого синдрома Кесслера, который гласит, что каждый выброс космического мусора запускает цепную реакцию и создает новый мусор — и так до бесконечности. Некоторые исследователи даже считают, что первые симптомы синдрома уже наблюдаются в отдельных областях орбиты.
Как борются с космическим мусором
Несмотря на то, что о будущем мусорном кризисе начинали говорить еще в середине прошлого века, космические агентства до сих пор не нашли практичный способ очистки орбиты от искусственных отходов. Нынешние технологии в теории позволяют отсеивать достаточно крупные объекты, но если говорить о мелком мусоре, то рабочего решения пока нет.
На этом фоне многие компании применяют превентивные меры, чтобы значительно снизить выбросы отходов. Так, например, примерно треть космических аппаратов, отслуживших свой срок, уводится на специальную орбиту захоронения: там они постепенно теряют высоту и без остатка сгорают в плотных слоях атмосферы.
Многие спутники оснащаются дополнительной бронезащитой специально для того, чтобы шальной кусок мусора не расщепил аппарат на множество новых осколков. Что касается различных двигателей, из них иногда сливают топливо, чтобы врезавшийся фрагмент мусора не вызвал взрыв: иначе возникнет целое облако мелких неотслеживаемых частиц.
Наука и техника,Космический мусор,
1
легче сказать, чем убрать / Хабр
Источник: ESA
«Бездны космоса холодны, жестоки и беспощадны.
Но они притягивают нас, как наивного юношу
притягивает порочная красотка»Сериал про сборщиков космолома Planetes
Тема космического мусора (space debris) стала одной из центральных в уходящем году. В мае неконтролируемо упала первая ступень китайской тяжёлой ракеты-носителя Long March 5B. Хорошо, что в океан. МКС несколько раз уклонялась от крупных фрагментов космического мусора только за последний месяц.
Среди них были и фрагменты отработавших ступеней ракет Falcon 9 и Pegasus, и российские. В ноябре наша страна провела испытание противоспутникового оружия с неизбежным образованием обломков.
При этом, наземные системы способны отследить только крупные фрагменты космического мусора (от 10 см), в то время как серьёзный ущерб космическому аппарату может нанести даже частица мусора размером с заклёпку. Ведь всё это движется с первой космической скоростью в 7,9 км/с и иногда на встречных курсах. Из-за того, что на высоте в несколько сотен километров сопротивление атмосферы Земли уже незначительно, фрагменты космического мусора сохраняют баллистическое существование очень долго, постепенно накапливаясь и засоряя целевые орбиты. При этом какие-либо обязующие международные соглашения, а также технически эффективные способы борьбы с ним, отсутствуют. Насколько остро стоит проблема — попробуем разобраться.
▍ Орбиты максимальной концентрации
По данным ESA на 9 ноября 2021 г.
(до проведения Россией ASAT), с начала космической эры в 1957 г. было проведено 6120 космических запусков и выведено на орбиту 12170 космических аппаратов. Из них на орбите находилось 7630, активно функционирующих среди них было 4800. При этом общее количество фрагментов космического мусора (т.е. любых антропогенных объектов на орбите, переставших выполнять целевую функцию, а также их фрагментов) размером более 10 см может составлять 36 500. Из них каталогизировано только 30 190 фрагментов — их положение регулярно отслеживается наземными системами слежения. И в случае опасного сближения траектории с активными спутниками и орбитальными станциями их орбита оперативно корректируется. Такие каталоги ведут США (US Space Surveillance Network) и Россия (автоматизированная система предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве, АСПОС ОКП).
Экран управления АСПОС ОКП. Источник: ЦНИИмаш
Куда большую опасность представляют более мелкие, некаталогизированные фрагменты космического мусора, от 1 см до 10 см, — их число, согласно статистическим моделям ESA, составляет до 1 млн объектов.
А более мелких, 1 мм до 1 см, может вообще превышать 330 млн. Всё это движется с первой космической скоростью, только по счастливой случайности столкновений с ними до последнего времени по большей части удавалось избежать. Пока достоверно известно лишь о двух случаях фатального столкновения с фрагментами космического мусора. В апреле 2019 г. был пробит топливный бак КА Intelsat 29e, в результате чего тот полностью утратил работоспособность. А в марте 2021 г. китайский военный спутник Yunhai 1-02 был полностью разрушен при столкновении с небольшим фрагментом (от 10 до 50 см) верхней ступени российской РН «Зенит-2». Другие КА давно несут следы столкновений с небольшими микрометеоритами и частицами космического мусора, часто доставалось Space Shuttle, а теперь и МКС.
Следы столкновений с космическим мусором различных КА. Источник: BigThink
Время баллистического существования космического мусора (то есть до его постепенного торможения и сгорания в атмосфере, пока он движется с первой космической скоростью) различно и зависит от высоты орбиты.
Естественно, чем ближе к атмосфере, тем оно ниже, и наоборот. Время жизни мусора на орбите от 250 до 550 км составляет недели и месяцы. С высоты примерно в 800 км сопротивление атмосферы (air drag) ослабевает настолько, что космический мусор может оставаться там многие десятилетия. Соответственно, максимальное число фрагментов космического мусора концентрируется на орбитах высотой 800–1000 км (низкая околоземная орбита, НОО), а также около 1400 км. Пространственная плотность на ГСО (~36 000 км) и вблизи орбит группировок навигационных спутников (20 000–22 000 км) в десятки и сотни раз меньше, чем на НОО.
Время баллистического существования космического мусора, в зависимости от высоты орбиты. Источник: Tory Bruno, ULA
▍ Ответственная космическая деятельность
Существует два основных источника пополнения космического мусора. Во-первых, сама пусковая активность и случайные столкновения самих космических аппаратов и последних ступеней ракет-носителей и разгонных блоков с образованием обломков.
Второй источник — испытания противоспутникового оружия с уничтожением при столкновении на высокой скорости (Anti-Satellite Test, ASAT). Непосредственно на космическую деятельность, приходится 3/4 объёма космического мусора, меньшая часть — на ASAT. При этом, ряд столкновений и взрывов крупных объектов («мёртвые» спутники, отработавшие ступени и разгонные блоки) приводит к образованию сотен и тысяч мелких фрагментов. Самыми крупным стало столкновение отработавшего российского спутника «Космос-2251» с активным американским Iridium 33 в 2009 г. Образовалось более 2000 только крупных фрагментов космического мусора. До этого в 1996 г. французский разведывательный спутник Cerise столкнулся с частью отработавшей ступени РН Ariane, но тогда удалось частично восстановить его работоспособность.
Соответственно, для двух источников образования космического мусора существует и два принципиально разных подхода по его снижению. В первом случае — ответственная космическая деятельность (использование многоразовых ракет, сведение с орбиты отработавших КА и т.
д.). Руководящие принципы по предупреждению образования космического мусора были разработаны координационным подкомитетом IADC Комитета ООН по мирному использованию космоса (UN COPUOS) ещё в 2007 г. Подкомитет IADC (Inter-Agency Space Debris Coordination Committee) был создан в 1991 г. и объединяет ключевые национальные космические агентства, включая NASA, Роскосмос, ESA и китайскую CNSA.
Моделирование столкновения спутников. Источник: ESA
Разработанные IADC принципы сводятся к минимизации образования мусора при пусковой деятельности, максимальной выработке топлива КА, разгонных блоков и ступеней ракет для сведения к минимуму вероятности взрывов. А также, при возможности, сведения КА с орбиты после прекращения активной деятельности.
Естественно, UN COPUOS приветствует включение этих принципов в национальные законодательства, но они не обязательны к исполнению. Пока даже национальные космические агентства, входящие в IADC, не особо выполняют эти рекомендации.
Чего уж говорить о коммерческих операторах космической деятельности. Очевидно, что каждая из рекомендаций — это дополнительные многомиллионные затраты, а это идёт вразрез с коммерческими интересами.
Но год от года выбор в пользу ответственной космической деятельности будут совершать всё больше компаний, альтернативы просто нет — космос общий и касается всех. К примеру, в октябре 2021 г. 11 компаний, в т.ч. Eutelsat, Arianespace и Planet, подписали парижскую хартию Net Zero Space по снижению количества космического мусора к 2030 г.
Растёт число разработчиков многоразовых ракет-носителей (да, пока они частично многоразовые, но следующее поколение будет уже полностью многоразовым, Pro Космос о них уже писал). Кроме того, множество стартапов пытаются решить проблему сервисного обслуживания космических аппаратов. Они проектируют КА нового класса, который сможет продлять срок службы других спутников (Mission Extension Vehicle, MEV) или сводить их с орбиты. Дозаправка, обследование, ремонт — всё это будет целесообразно, в первую очередь, для дорогих геостационарных спутников, где проблема мусора пока не настолько актуальна, как для НОО.
MEV-2 движется в направлении спутника Intelsat 10-02 для дальнейшего возвращения его на правильную геостационарную орбиту. Источник: Northrop Grumman
При этом развёртывание мегасозвездий со многими тысячами спутников усугубит проблему космического мусора. Помимо SpaceX Starlink (пока 1900 аппаратов на орбите, но заявлено 42 000) планируются также Amazon Kuiper (3200), китайский проект Guowang (13 000 КА), не говоря уже о созвездиях поменьше. По оценкам ESA 2017 года развёртывание мегасозвездий приведёт к повышению вероятности катастрофических столкновений с космическим мусором на 50%. Отсутствие какой-либо координации, как на международном уровне (идёт негласная национальная борьба за доминирование), так и между частными операторами, не способствует решению вопроса. Давно назрела необходимость в создании единой системы управления движением на орбите.
Группа американских учёных рассчитала, что непопулярной, но эффективной мерой снижения объёма космического мусора стало бы введение налога OUF (orbital-use fee, «за использование орбиты»).
По их расчётам, при введении в 2040 году, он должен составить примерно $235 000 за каждый КА в год. По оценкам авторов исследования он сделает свод орбиты отработанных КА естественным выбором для операторов спутниковых созвездий.
Примерное распределение крупных фрагментов космического мусора на околоземной орбите, хорошо виден геостационарный «пояс» и полярные орбиты. Источник: ESA
▍ Испытания противоспутникового оружия, ASAT
Что касается противоспутниковых систем ASAT, второго основного источника образования космического мусора, то по отчёту Secure Word Foundation (SWF) между 1959 и 2020 гг. было проведено 74 испытания противоспутниковых систем: 32 у России, 30 у США, 10 у Китая и 2 у Индии. В результате их образовалось более 5000 только крупных фрагментов космического мусора, 3200 из которых до сих пор остаются на орбите.
Советский Союз был первым, кто разработал и поставил на вооружение спутники-камикадзе (ещё в 1968 г.
«Космос-252» сблизился с мишенью «Космос-258» и взорвался, поразив её осколками). Но в конце 1980-х наша страна взяла на себя одностороннее обязательство воздерживаться от проведения таких испытаний, а потом и сняла их с вооружения. Но отечественная система ПРО значительно эволюционировала, получив возможность с Земли сбивать спутники (ASAT). Собственно, 15 ноября 2021 г. это и было подтверждено на практике, когда Россия сбила советский разведчик «Космос-1408» на высоте 480 км. Пока каталогизировано только 207 фрагментов (процесс продолжается), — они разлетелись в широком диапазоне от 185 до 1290 км.
Спутник «Космос-1408» до и после взрыва. Источник: Numerica Corporation
Между тем, Россия стала последней из ведущих космических держав, проведших ASAT. Китай взорвал противоспутниковой ракетой собственный метеорологический зонд FY-1C в 2007 г. (более 2300 фрагментов на высоте 865 км, считается самым «грязным» из проведённых испытаний ASAT).
США испытали систему ещё в 1985, повторив в 2008 г. уничтожением неисправного военного спутника USA-193 (из-за сравнительно малой высоты 247 км, образовавшиеся 174 обломка сгорели в атмосфере в течение 40 дней). В 2019 г. систему ASAT испытала Индия, взорвав небольшой спутник Microsat-R на 285 км (400 фрагментов разбросало на высотах между 200 и 900 км, какие-то улетели на 2250 км).
Несмотря на то, что доля фрагментов космического мусора после испытаний противоспутникового оружия составляет сегодня лишь 25%, она стремительно растёт. Поэтому кажется необходимым подписание международного договора, запрещающего испытания ASAT.
Но здесь есть пара принципиальных моментов. Во-первых, испытание противоспутникового оружия — это суверенное право любой космической державы. Поэтому формально к России, осуществившей испытание подобной системы 15 ноября 2021 г. (Pro Космос об этом писал) — не может быть юридических претензий. Свои спутники в ходе испытаний ASAT уже уничтожали США, Китай и Индия.
С другой стороны, позиция России имеет свои основания и выглядит последовательной. Наша страна до последнего времени выступала против подписания запрета на испытания ASAT, но этому была веская причина. ASAT воспринимается Россией как единственный асимметричный способом защиты от разрабатываемых США ударных космических систем.
Попытки заключить Договор о предотвращении размещения оружия в космическом пространстве, применения силы или угрозы силой в отношении космических объектов (ДПРОК, он же PPWT) предпринимали именно Россия и Китай. Но США и их союзники его регулярно бойкотируют в ООН. При этом у западных партнёров есть основания полагать, что Россия в ответ на подписание ДПРОК США может подписать запрет на проведение испытаний ASAT, который предполагается вынести к голосованию на «Саммите будущего» по вопросам мира и глобальной безопасности ООН в сентябре 2023 г.
Соотношение активных КА (тёмно-зелёный) и различного рода космического мусора/его фрагментов на разных орбитах.
Источник: Matthew Stevenson, LeoLabs, 2021
Представляется, что он не запретит постановку ASAT на вооружение, но предотвратит испытания по реальным целям с неизбежным образованием при этом космического мусора. Тем более, что теперь системы ASAT испытали все основные космические державы, и можно остановиться. В случае подписания такого соглашения объём космического мусора на НОО не снизится, но по меньшей мере, прекратится процесс его лавинообразного роста.
О технических решениях и проектах КА для решения проблемы космического мусора — во второй части материала. Stay tuned!
Новое исследование, финансируемое НАСА, надеется привлечь внимание общественности к рискам, связанным с космическим мусором
Космос может показаться бесконечным, но недвижимость на орбите Земли быстро заполняется мусором.
Обломки на орбите Земли состоят из искусственных объектов, которые больше не служат цели и варьируются от фрагментов металла до нефункционирующих космических кораблей и заброшенных ступеней ракет.
Этот космический мусор может поставить под угрозу космические корабли и повредить спутники, которые имеют решающее значение для всего, от связи до GPS, управления воздушным движением, наблюдения и национальной безопасности.
И, несмотря на то, что космический мусор становится большой и растущей проблемой, осведомленность общественности о нем недостаточно изучена. Вот почему исследователи из Университета Центральной Флориды участвуют в новом проекте, финансируемом НАСА, чтобы выяснить, что люди знают об этой теме, и найти способы привлечь их внимание.
Результаты будут использованы для привлечения общественности, которая может повлиять на политиков для решения проблемы, говорят исследователи.
«Общественность должна понять эту проблему, потому что в конечном итоге НАСА и другие правительственные учреждения в разных странах должны будут работать вместе, чтобы решить эту проблему, и нам нужны информированные избиратели, чтобы поддержать эти усилия», — говорит соисследователь проекта 9.
0013 Фил Мецгер ’00MS’05PhD , планетолог из Флоридского космического института UCF.
Космический мусор также может повлиять на перспективы космического туризма, говорит Серхио Альварес, доцент Розенского колледжа гостиничного менеджмента UCF и соавтор проекта.
«Экономическая деятельность на орбите Земли находится под угрозой из-за большого количества антропогенного мусора, вращающегося вокруг нашей планеты и движущегося с очень высокими скоростями, по сути превращаясь в смертоносные снаряды, которые могут повредить или уничтожить спутники, станции, корабли или другую инфраструктуру на околоземной орбите, — говорит Альварес. «Таким образом, орбитальный мусор представляет собой экзистенциальную угрозу для зарождающейся индустрии космического туризма».
Альварес поможет изучить готовность населения платить за решение проблемы.
Исследователи говорят, что решение проблемы орбитального мусора может сделать некоторые спутниковые услуги, такие как Интернет и потоковое телевидение, более дорогими из-за сборов до или после запуска для покрытия расходов на удаление спутников.
Годичный проект будет состоять из интервью, общенационального репрезентативного опроса и тестирования различных сообщений, связанных с представлением космического мусора как проблемы. НАСА выделило 100 000 долларов на этот проект, и это один из трех проектов, которые агентство недавно профинансировало для изучения орбитального мусора и космической устойчивости.
«Орбитальный мусор — одна из самых больших проблем нашей эпохи», — говорит Бхавья Лал, заместитель администратора Управления технологий, политики и стратегии (OTPS) в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне в недавнем пресс-релизе. «Поддержание нашей способности использовать космос имеет решающее значение для нашей экономики, нашей национальной безопасности и нашего национального научно-технического предприятия».
Проект будет возглавлять Патрис Коль, доцент кафедры экологических коммуникаций Колледжа экологических наук и лесного хозяйства Государственного университета Нью-Йорка.
«О знакомстве, понимании и отношении общественности к космическому мусору известно очень мало, — говорит Коль.
«Знание ключевой лексики по проблеме, способов ее формулирования и того, что люди уже знают, поможет нам лучше сообщать о рисках. В этой области очень мало исследований, и мы надеемся начать заполнять некоторые из этих пробелов».
Мецгер получил степень бакалавра электротехники в Обернском университете, а также степень магистра и доктора физики в UCF. До прихода в UCF в 2014 году он почти 30 лет проработал в Космическом центре имени Кеннеди НАСА.
Альварес получил докторскую степень в области экономики пищевых продуктов и ресурсов в Университете Флориды и присоединился к UCF в 2018 году. Он является членом исследовательского кластера факультетов Национального центра комплексных прибрежных исследований и устойчивых прибрежных систем UCF. С 2013 по 2018 год Альварес занимал должность главного экономиста в Департаменте сельского хозяйства и бытового обслуживания Флориды.
Колледж гостиничного менеджмента Розена
Космический институт Флориды
UCF Coastal
Удаление космического мусора идет не гладко
«Трагедия общин» космической эры разворачивается прямо у нас под носом — вернее, прямо у нас над головой — и пока нет единого мнения, как ее остановить.
Уже более полувека люди выбрасывают объекты на низкую околоземную орбиту в постоянно растущем количестве. И с небольшими значимыми ограничениями на дальнейшие запуски в эту все более перегруженную область преобладающее отношение было постоянно снисходительным: кажется, что на орбите всегда есть место для еще одного.
После стольких десятилетий накопления высокоскоростных помех в виде отработавших ступеней ракет, случайных болтов и обломков краски, шлака твердотопливных двигателей, мертвых или умирающих спутников и разбросанных фрагментов противоспутниковых испытаний — всего, что могут повредить или уничтожить другие активы по отдельности — низкая околоземная орбита, наконец, на грани того, чтобы стать слишком тесной для комфорта. И проблема теперь может стать намного хуже из-за роста спутниковых «мегасозвездий», требующих тысяч космических аппаратов, таких как Starlink от SpaceX, широкополосная интернет-сеть. Starlink — лишь один из многих подобных проектов: уже развернуто еще одно мегасозвездие от компании OneWeb.
А Amazon Project Kuiper стремится в ближайшем будущем создать мегасозвездие из 3200 спутников.
По мере того, как росла загруженность, также возникали тесные связи между орбитальными объектами. Международная космическая станция, например, регулярно меняет свою орбиту, чтобы избежать потенциально опасных обломков. Что еще хуже, увеличилась угроза полномасштабных столкновений, которые порождают опасные отходы, усугубляющие и без того плохую ситуацию. Рассмотрим стыковку в феврале 2009 года между мертвым российским спутником «Космос» и коммерческим космическим кораблем «Иридиум», в результате которого образовалось огромное количество мусора.
Поиск способов удалить хотя бы часть всего этого космического мусора должен стать главным глобальным приоритетом, говорит Дональд Кесслер, старший научный сотрудник НАСА в отставке, занимающийся исследованием орбитального мусора. В конце 1970-х он предсказал возможность сценария, который получил название синдрома Кесслера: по мере увеличения плотности космического мусора может возникнуть каскадный, самоподдерживающийся неуправляемый цикл столкновений, образующих мусор, который в конечном итоге может привести к тому, что низкая околоземная орбита слишком опасны, чтобы поддерживать большинство космических операций.
«В настоящее время в сообществе существует согласие в том, что среда с обломками достигла «переломного момента», когда обломки будут продолжать расти, даже если все запуски будут остановлены», — говорит Кесслер. «Чтобы привлечь всеобщее внимание, требуется столкновение типа «Иридиум-Космос». Вот к чему все сводится… И мы запоздали, чтобы что-то подобное произошло».
Что касается синдрома Кесслера, то «он уже начался», говорит специалист по мусору. «Все время происходят столкновения — менее драматичные и не в больших масштабах», — добавляет Кесслер.
Вверх и наружу
Кошмарный сценарий Кесслера не привел к недостатку возможных приспособлений для смывания мусора: сети, лазерные лучи, гарпуны, гигантские пенопластовые шары, потоки воздуха, привязи и солнечные паруса, а также собирающие мусор роботы-манипуляторы и щупальца — все они были предложены в качестве решения для удаления нашего орбитального мусора.
Новым игроком в борьбе с этим тревожным положением дел является только что запущенная миссия End-of-Life Services by Astroscale Demonstration (ELSA-d).
ELSA-d — это двухспутниковая миссия, разработанная Astroscale, японской компанией, предоставляющей спутниковые услуги: она состоит из «сервисного» спутника, предназначенного для безопасного удаления мусора с орбиты, и «клиентского», который также служит объектом интереса. Проект направлен на демонстрацию магнитной системы, которая может захватывать устойчивые и даже падающие объекты, будь то для утилизации или обслуживания на орбите. Следуя многоэтапной программе испытаний, сервисер и клиент вместе сходят с орбиты, распадаясь во время огненного погружения в атмосферу Земли.
ELSA-d сейчас находится на околоземной орбите. Миссия была запущена 22 марта с помощью российской ракеты «Союз», которая забросила в космос несколько других автостопов. После старта основатель и генеральный директор Astroscale Нобу Окада сказал, что ELSA-d продемонстрирует возможности удаления мусора и «будет стимулировать нормативные изменения и продвигать экономическое обоснование услуг по удалению активного мусора и окончанию срока службы».
Запуск — это шаг к реализации «безопасного и устойчивого освоения космоса на благо будущих поколений», — сказал он.
Хотя ELSA-d и другие подобные технологические демонстрации, безусловно, являются положительными разработками для очистки орбитального мусора, их не следует принимать за панацею. Несмотря на свои скромные успехи, такие миссии не решают стоящей перед ними динамической дилеммы, и распространение космического мусора продолжается, по сути, неуклонно.
Универсальное решение?
«С моей точки зрения, лучшее решение проблемы космического мусора — это вообще не создавать его», — говорит Т. С. Келсо, ученый из CelesTrak, аналитической группы, которая следит за объектами на околоземной орбите. «Как и в случае с любой другой экологической проблемой, предотвратить загрязнение проще и дешевле, чем потом его устранять. Прекратите оставлять вещи на орбите после того, как они выполнили свою миссию».
Просто не существует универсального решения проблемы космического мусора, говорит Келсо.
Он отмечает, что удаление больших корпусов ракет — это существенно другая задача, чем удаление эквивалентной массы гораздо большего количества меньших объектов, находящихся на самых разных орбитах. Между тем, инновации таких компаний, как SpaceX, значительно снижают стоимость запуска, открывая шлюзы для гораздо большего количества спутников, достигающих низкой околоземной орбиты, где некоторые из них неизбежно выйдут из строя и станут дрейфующими опасностями, создающими мусор (если только они не будут удалены с помощью ELSA-d-). как космические буксиры). «Многие из этих операторов начинают понимать сложность и сложность дальнейшего уклонения от растущего количества мусора».
Космический мусор варьируется от наночастиц до целых космических аппаратов, таких как Envisat Европейского космического агентства, который имеет размер двухэтажного автобуса и находится в верхней части списка объектов для удаления, говорит Элис Горман, космический археолог и эксперт по космическому мусору из Университет Флиндерс в Австралии.
Существуют также такие предметы, как гири, представляющие собой твердые куски металла, и термоодеяла толщиной с бумагу. «Они наносят разные типы повреждений, и для их устранения могут потребоваться разные стратегии. Универсальный подход не поможет», — говорит Горман 9.0071 .
Наиболее серьезные риски, по ее словам, исходят от частиц мусора размером от одного до 10 сантиметров. «Их гораздо больше, чем целых вышедших из строя космических кораблей, и вероятность столкновения гораздо выше», — говорит Горман. «Хотя обломки такого размера могут не вызвать катастрофического разрушения, столкновение с ними, безусловно, может повредить работающие спутники и создать новые частицы мусора».
Обращая внимание на спутниковые мегасозвездия, Горман беспокоится об их влиянии на низкую околоземную орбиту, которая уже перегружена. «Мы также знаем, что орбитальная динамика может быть непредсказуемой», — говорит она. «Я хочу, чтобы некоторые из этих операторов мегасозвездий выпустили свои долгосрочные модели столкновений по мере того, как запускается все больше и больше спутников».
Нет никаких сомнений в том, что активное удаление орбитального мусора технически сложно, говорит Горман. «Однако большая проблема заключается в том, что любая успешная технология, которая может удалить существующий фрагмент мусора, также может быть использована в качестве противоспутникового оружия», — говорит она. «Это совсем другая проблема, требующая дипломатии и переговоров и, самое главное, доверия на международном уровне».
В самом деле, способность подстраиваться под космические корабли на орбите и выполнять обслуживание или саботаж в последние годы вызвала значительный интерес со стороны военных планировщиков, говорит Мариэль Боровиц, доцент Школы международных отношений Сэма Нанна при Технологическом институте Джорджии. «Эти быстро развивающиеся технологии могут быть использованы для мирной космической деятельности или для ведения боевых действий в космосе», — говорит она. «Учитывая двойное назначение их возможностей, невозможно заранее знать наверняка, как они будут использоваться в тот или иной день».
Захват космоса
На данный момент, по словам Морибы Джа, эксперта по орбитальному мусору из Техасского университета в Остине, бизнес-кейс по удалению космического мусора не может быть монетизирован и представляет собой скорее «разговор в PowerPoint», чем реальную торговую площадку.
«Я думаю, что люди надеются, что правительство в основном придет к какому-то здравому смыслу, чтобы помочь создать и установить рынок для отраслей, чтобы заниматься такого рода деятельностью», — говорит Джа. Он считает, что для того, чтобы это произошло, космические державы должны согласиться с тем, что околоземное пространство является такой же экосистемой, как земля, воздух и океан. «Это не бесконечно, поэтому нам нужна защита окружающей среды», — говорит он.
Джа имеет в виду показатели космической устойчивости, сродни углеродному следу. «Давайте назовем это «следом космического движения», — говорит он. «Нам нужен способ количественной оценки того, в какой момент «орбитальное шоссе» перенасыщается трафиком, чтобы его нельзя было использовать.
Затем вы можете назначить награду за объекты и поговорить об удалении мусора без согласия. Может быть, есть штраф для суверенного владельца их мертвого актива, который занимает емкость орбиты. Это определенно может создать рынок, на котором могут процветать технологии удаления космических объектов».
Также необходима схема классификации космических объектов. Наличие такой таксономии, по словам Джа, помогло бы разобраться, какие типы технологий необходимы для устранения различных видов орбитальных помех.
Что касается общей картины, Джа говорит, что это простая игра с числами: скорость запусков превышает скорость повторного входа космических объектов в атмосферу Земли. «Это не лучший вид энергетического баланса», — добавляет он.
Увы, говорит Джа, политики все еще вяло реагируют на проблему. Ведь хотя такие события, как 2009 г.Столкновение Космос-Иридиум приводит к образованию огромного количества обломков, но пока что они довольно редки.
«На мой взгляд, это столкновение в 2009 году было равносильно тому, что пассажиры Титаника почувствовали удар айсберга, а затем на палубе играет оркестр», — говорит Джа.