Содержание
Что такое космический мусор и чем он опасен для жителей Земли
Тренды
Телеканал
Pro
Инвестиции
Мероприятия
РБК+
Новая экономика
Тренды
Недвижимость
Спорт
Стиль
Национальные проекты
Город
Крипто
Дискуссионный клуб
Исследования
Кредитные рейтинги
Франшизы
Газета
Спецпроекты СПб
Конференции СПб
Спецпроекты
Проверка контрагентов
РБК Библиотека
Подкасты
ESG-индекс
Политика
Экономика
Бизнес
Технологии и медиа
Финансы
РБК КомпанииРБК Life
РБК
Тренды
Фото: Shutterstock
Космический мусор может стать новой глобальной проблемой.
Когда-то в космосе его станет так много, что мы больше не сможем запускать новые спутники. Разбираемся, что представляет собой космический мусор
1
Что такое космический мусор
Космический мусор представляет собой твердые отходы космической деятельности. Сюда относятся неработоспособные спутники, запущенные человеком за 60 лет освоения космоса, вторая и третья ступени ракета-носителя (первая обычно падает в Тихий океан), разгонные блоки и фрагменты спутников после взрыва или столкновений, например, фрагменты обшивки — так появляется космический мусор.
Ученые подсчитали, что сейчас в космосе находится почти 128 млн кусков космического мусора размером более 1 мм и 34 тыс. частиц размером более 10 см. Все, что меньше 1 мм подсчитать крайне трудно, некоторые ученые говорят о триллионах таких частиц. Около 3 тыс. спутников вышли из строя из-за мусора и сами превратились в космический мусор.
Астрономы могут отследить только крупные фрагменты, так как скорость частиц может доходить до 14 км/с (зависит от орбиты).
Россия и США сейчас наблюдают за 23 тыс. космических объектов размером от 10 см, каталогизировано же и того меньше — 17 тыс. При этом 95% каталога космических объектов составляет космический мусор.
2
Проблемы и угрозы
Степень опасности космического мусора определяется в основном тремя факторами:
- как долго космический мусор находится на орбите;
- какова скорость движения;
- велика ли сложность утилизации космического мусора.
Главная проблема мусорного кризиса в космосе — выход из строя работающих спутников при столкновении с космическим мусором. Из-за больших скоростей опасность представляют даже частицы менее 1 см, они могут пробить противометеоритную защиту орбитальной станции. При столкновении с объектом более 10 см любой космический аппарат или станция гарантированно уничтожаются.
В мае 2016 года в Международную космическую станцию (МКС) влетела частица космического мусора размером в сотые доли миллиметра и оставила на МКС скол диаметром около 7 мм.
Чтобы не допустить более разрушительных последствий МКС приходится регулярно менять свою орбиту, уворачиваясь от мусора.
Скол на иллюминаторе МКС, 2016 год
(Фото: ESA)
Хоть мелкий мусор и не влечет за собой катастрофических последствий, однако его опасность заключается в гигантском объеме, неконтролируемом распределении в пространстве, огромной скорости и абсолютной непредсказуемости столкновений.
Сейчас около 99% потенциально опасных объектов вовсе не контролируется из-за их малых размеров и огромных скоростей.
3
Что такое синдром Кесслера и при чем он здесь
Ученые предполагают, что в какой-то момент мы больше не сможем выводить новые спутники на орбиты, так как они будут полностью заняты космическим мусором. Это может произойти из-за каскадного эффекта, который называется синдромом Кесслера:
Общий характер каскадного эффекта такой же, как и у ядерной цепной реакции.
Таким образом орбиты будут заняты, и человек больше не сможет запускать летательные аппараты по причине неконтролируемых столкновений.
Вероятность столкновений на любой орбите растет приблизительно пропорционально квадрату количества космических объектов. Есть ученые, которые считают, что каскадный эффект уже начался в некоторых орбитальных областях и для некоторых классов космического мусора (на высотах 900–1000 км и 1500 км).
Наиль Бахтигараев, старший научный сотрудник Института астрономии РАН:
«Где-то десять лет назад поднялся шум из-за эффекта Кесслера. Считалось, что он вот-вот начнется, но затем его отложили. Когда он все-таки начнется, зависит от уровня развития науки и технологий. Но даже если мы будем предпринимать технические мероприятия по уничтожению мусора, то этот момент все равно настанет. Сейчас мы лишь замедляем и отдаляем его»
10 февраля 2009 года на расстоянии 790 км над уровнем моря столкнулись два спутника: американский Iridium-33 и российский «Космос-2251».
В результате летательные аппараты разлетелись на 600 осколков размером более 5 см и несколько тысяч более мелких.
Впрочем, на сегодняшний день столкновения работающих летательных аппаратов с космическим мусором на орбите происходят довольно редко благодаря работающим системам слежения. Существует другая проблема — взрывы старых спутников, на борту которых осталось топливо и отработанные аккумуляторы. Под различного рода воздействием они могут повреждать работающие спутники сильнее, чем обычные столкновения.
4
Утилизация космического мусора
Говорить о том, что космический мусор станет серьезной проблемой, начали еще в 1960-е годы, на заре освоения космоса. Но до сих пор не придумали реальной возможности массово удалять мусор с околоземных орбит. «Существуют программы по удалению космического мусора, но они единичные и не решают проблему. Удалить можно только крупный мусор, то есть более 20 см, с объектами менее 10 см возникают большие сложности», — говорит Бахтигараев из Института астрономии РАН.
Так как существующие технологии не способны избавить космос от мусора, то космические агентства начали уделять внимание профилактике. Для новых аппаратов предъявляют стандарты, например, на борту космических аппаратов закладывают ресурс, чтобы они могли уходить от столкновений с мусором. Также их снабжают броней, которая защищает космического мусора, но только от мелкого.
На сегодняшний день работающей технологией по утилизации космического мусора является увод старых спутников на соседние орбиты. Это можно сделать с помощью аппаратов-захватчиков, которые буксируют мусор на орбиты для захоронения. Также отработанные спутники могут сами уходить со своих мест на остатках топлива. Но массово эти методы не применяются.
Считается, что космический мусор не падает на Землю, но это не совсем так. Для отработанных крупных спутников и грузовых кораблей на Земле в Тихом океане существует свое кладбище, где их затапливают, так как они не сгорают в атмосфере. Это место расположено в южной части Тихого океана около точки Немо, самого удаленного от суши места на Земле.
Над этим местом запрещено летать и проплывать кораблям. Так проблема космического мусора превращается в проблему земного мусора. С 1971 по 2016 года там захоронили минимум 260 аппаратов.
Сейчас перед астрофизиками стоит задача, как избавиться от мусора на геостационарной орбите или поясе Кларка. Она находится непосредственно над экватором Земли на расстоянии 35 786 км. Эта орбита очень привлекательна для запуска спутников, так как на ней летательные аппараты требуют меньше топлива и охватывают значительно больше поверхности Земли, чем на других орбитах. Однако количество точек стояния спутников на геостационарной орбите ограничено — их около 180. Помимо очистки геостационарной орбиты, важное значение имеет удаление космического мусора в окрестностях МКС, так как станция является дорогостоящей и очень уязвимой.
Космический мусор: карты и модели
Чтобы убедиться, что наша планета окружена мусором, не надо лететь в космос. Ученые смоделировали то, как выглядят околоземные орбиты.
Один из таких сайтов — «Гид в мире космоса». Карта показывает соотношение работающих спутников к тем, которые уже стали мусором.
Видео от Европейского космического агентства демонстрирует, насколько много мусора находится вокруг Земли. В начале модель показывает обломки больше 1 м, а в самом конце — количество космических объектов от 1 мм:
Обновлено 16.11.2021
Текст
Евгений Аниськов
Насколько опасен космический мусор? |
Архивное аудио
Загрузить
Как освоение космоса может улучшить жизнь на Земле? Это обсуждают сейчас участники Форума высокого уровня, проходящего в Дубае. Те же спутниковые технологии уже используются, например, с целью предупреждения о стихийных бедствиях, рационального использования воды, защиты культурных ценностей.
Но космическим аппаратам и самим космонавтам, работающим в космосе угрожает опасность: космическое пространство превратилось в огромную мусорную валку. По данным специалистов НАСА, на орбите Земли находится более 23 тысяч фрагментов космических аппаратов размером более 10 сантиметров. А ведь даже миллиметровый осколок может нанести серьезный ущерб космическим объектам. Об угрозе космического мусора мы расспросили Председателя Постоянного комитета по статусу соглашений по космосу Международного института космического права, кандидата юридических наук Андрея Терехова.
*****
АТ: Космический мусор – это все то, что было запущено в космос человеком, но перестало приносить какую-либо пользу. По мнению некоторых экспертов, сейчас в космосе, в общем, находятся 300 тысяч или даже более объектов искусственного происхождения общей массой, примерно, пять тысяч тонн. Что интересно, только примерно 5 процентов от этих объектов, от этой массы не являются мусором, т.е. 95 процентов – это космический мусор.
НТ: В последнее время много говорят о том, что космический мусор представляет реальную угрозу для человечества на Земле и в космосе. Вы согласны?
АТ: Короткий ответ – да, согласен. Хотя следует понимать, что ту опасность, которую представляет космический мусор, следует различать. Для поверхности Земли, для людей, проживающих на Земле, для наземных объектов такая опасность не очень велика, поскольку, к счастью, Земля окружена атмосферой, и воздух, воздушные пространства представляют собой прекрасную защиту от космического мусора. Подавляющее большинство космических объектов, отслуживших свой срок и сошедших с орбиты, а также их фрагментов, обломков сгорает при входе в плотные слои атмосферы и поэтому не достигают поверхности Земли. Как многие слушатели знают, крупные объекты, например, вышедшие из употребления космические станции, нередко достигают Земли при возвращении. Они возвращаются чаще всего не в сохраненном состоянии, а в качестве обломков, больших или поменьше.
Чаще всего падают в океан, поскольку большая часть земного шара представляет собой водную поверхность. Что же касается космоса, то здесь гораздо более серьезная и все более усугубляющая проблема. Необходимо помнить, что объекты, находящиеся в космосе, двигаются с огромной скоростью. Первая космическая скорость – это почти 8 км в секунду. Достижение этой скорости позволяет объекту находиться на орбите Земли и не падать стремительно на землю под силой притяжения. Ну и следует понимать, что объект, перемещающийся с такой огромной скоростью, может нанести серьезный ущерб в том случае, если он столкнется с действующим объектом или, не дай бог, с космическим аппаратом с космонавтами на борту.
Надо отметить, что такие случаи бывали. В 1983 году маленькая песчинка примерно всего в 0,2 мм в диаметре оставила серьезную трещину на иллюминаторе американского шаттла. Всего, по подсчетам специалистов, за время полетов космических кораблей многоразового использования, т.е. шаттлов, было обнаружено более 170 следов от столкновения на иллюминаторах.
И потребовалось более 70 замен таких иллюминаторов. В 1996 году на высоте около 660 км французский спутник столкнулся с обломком третьей ступени французской же ракеты «Ариан». В 2006 году в марте произошла авария спутника «Экспресс-АМ11». И, как считается, эта авария, когда он потерял ориентацию и начал неконтролируемое вращение, произошла в результате столкновения с кусочком космического мусора. 10 февраля 2009 года коммерческий спутник американской компании «Иридиум» столкнулся с военным российским спутником «Космос-2251». Есть немало других случаев, в которых точно не установлено, что причиной аварии космического аппарата стало столкновение с космическим мусором, но я припоминаю случай с советским спутником «Космос-954», который в 1978 году неожиданно вышел из строя и его обломки упали в Канаде.
Photo Credit
Фото ЮНЕСКО
itunes
Интервью
Культура, образование, спорт
Репортажи
review-audio-programme
Текущее состояние космического мусора
Космическая безопасность
10.
12.2020
44060 просмотра
172 лайков
Вихревые фрагменты прошлых космических полетов застряли на орбите вокруг Земли, угрожая нашему будущему в космосе. Со временем количество, масса и площадь этих обломков неуклонно растут, что повышает риск для функционирующих спутников.
Управление космического мусора ЕКА постоянно отслеживает эту постоянно меняющуюся ситуацию с мусором и каждый год публикует отчет о текущем состоянии окружающей среды.
С начала космической эры в 1957 году в космос было запущено тонны ракет, космических кораблей и приборов. Изначально не было никакого плана, что делать с ними в конце их жизни. С тех пор их число продолжает расти, а взрывы и столкновения в космосе породили сотни тысяч осколков опасного мусора.
«Самый большой вклад в нынешнюю проблему космического мусора вносят взрывы на орбите, вызванные остатками энергии — топливом и батареями — на борту космических кораблей и ракет. Несмотря на то, что в течение многих лет принимаются меры по предотвращению этого, мы не видим снижения количества таких событий.
Тенденции к утилизации после завершения миссии улучшаются, но медленными темпами», — объясняет Хольгер Краг, руководитель Программы космической безопасности.
Уменьшение образования мусора
«Учитывая постоянное увеличение космического трафика, нам необходимо разработать и предоставить технологии, которые сделают меры по предотвращению засорения безотказными, и ЕКА делает именно это в рамках своей Программы космической безопасности. Параллельно регулирующим органам необходимо более внимательно следить за состоянием космических систем, а также за глобальным соблюдением мер по уменьшению засорения, находящихся под их юрисдикцией».
В настоящее время существуют международные руководящие принципы и стандарты, разъясняющие, как мы можем достичь устойчивого использования космоса:
- Проектировать ракеты и космические корабли таким образом, чтобы свести к минимуму количество «просыпаний» – материала, отделяющегося во время запуска и эксплуатации из-за суровых условий.
пространства - Предотвращать взрывы, высвобождая накопленную энергию, «пассивируя» космические корабли один раз в конце их жизни
- Убрать несуществующие миссии с пути работающих спутников — либо сведя их с орбиты, либо переведя на «кладбищную орбиту»
- Предотвращайте аварии в космосе, тщательно выбирая орбиты и выполняя «маневры для предотвращения столкновений».
пространстваМногие космические агентства, частные компании и другие космические субъекты меняют свое поведение, чтобы следовать этим рекомендациям – но достаточно ли этого?
Тревожные тенденции
Объекты, которые мы отправили на орбиту, занимают место, как и создаваемый ими мусор. Увеличение площади объектов в космосе резко увеличивает вероятность столкновений. Красный (PL) = полезная нагрузка; Оранжевый (RB) = корпус ракеты; Темно-зеленый (RM) = объект, связанный с ракетной миссией.
Мы производим все больше и больше обломков
Количество объектов обломков, их общая масса и общая площадь, которую они занимают, неуклонно растут с начала космической эры.
Этому также способствует большое количество поломок на орбите космических кораблей и ступеней ракет.
Общая площадь, которую занимает космический мусор, важна, поскольку она напрямую связана с тем, сколько столкновений мы ожидаем в будущем. При нынешнем положении дел столкновения между обломками и работающими спутниками, по прогнозам, превзойдут взрывы как основной источник обломков.
Существует множество способов образования мусора в космосе. За каждое «событие фрагментации» на орбиту Земли могут добавляться тысячи осколков опасного мусора.
События, связанные с образованием мусора, стали более частыми
В среднем за последние два десятилетия в космосе ежегодно происходит 12 случайных «фрагментаций», и эта тенденция, к сожалению, увеличивается. События фрагментации описывают моменты, когда обломки образуются из-за столкновений, взрывов, проблем с электричеством и даже просто отрыва объектов из-за суровых условий в космосе.
На светлой стороне
Больше спутников или «полезных нагрузок», отправленных на низкую околоземную орбиту, пытаются устойчиво соблюдать меры по уменьшению засорения, чем 20 лет назад.
Однако прогресс все еще слишком медленный.
Предпринимаются попытки следовать правилам (еще недостаточно)
Хотя в настоящее время не все спутники соответствуют международным правилам, все больше и больше космических игроков пытаются придерживаться правил. За последнее десятилетие 15-30% объектов или «полезных нагрузок», выведенных на несоответствующие орбиты в районе низкой околоземной орбиты (за исключением космических аппаратов, связанных с пилотируемыми космическими полетами), пытались соблюдать меры по уменьшению засорения. От 5% до 20% сделали это успешно, достигнув пика в 35% в 2018 году из-за активного ухода с орбиты из созвездия Иридиум.
80% запущенных ракет сейчас пытаются «очистить» низкую околоземную орбиту — подавляющее большинство из которых делает это успешно — по сравнению с чуть более 20% в начале тысячелетия.
Все больше ракет безопасно утилизируется
Когда дело доходит до ракет, все больше и больше ракет утилизируется экологически безопасным образом.
От 40 до 80% тех, кто находился на низкой околоземной орбите, не отвечающей требованиям, в этом десятилетии пытались соблюдать меры по уменьшению засорения. В целом 30-70% естественно несоответствующих ракет успешно ушли с низкой околоземной орбиты.
Из всех запущенных за последнее десятилетие ракет 60-80% (по массе) соответствовали мерам по смягчению последствий. Некоторые ракеты находятся на низких околоземных орбитах, что приводит к их естественному распаду в атмосфере Земли, но значительное количество ракет направляется обратно в атмосферу Земли, где они либо сгорают, либо возвращаются в атмосферу над необитаемыми районами. Такая практика растет: с 2017 года около 30% ракет безопасно и контролируемо возвращаются в атмосферу.
Это очень хорошая новость. Корпуса ракет являются одними из самых крупных объектов, которые мы отправляем в космос, и они подвержены высокому риску катастрофических столкновений. Все шаги, направленные на то, чтобы они не задерживались на орбите максимум через 24 часа после запуска, должны соблюдаться.
Количество малых спутников, выведенных на околоземную орбиту, резко возросло за последние 10 лет, отчасти из-за появления группировок спутников.
Больше спутников, выводимых на низкие орбиты, где они естественным образом сгорают
Количество «трафика», выводимого в защищенную область низкой околоземной орбиты — до 2000 км по высоте — существенно меняется, в частности, из-за к распространению малых спутников и созвездий.
Около 88% небольших полезных грузов, запущенных в этот регион, естественным образом будут соответствовать мерам по уменьшению космического мусора из-за их малой высоты, то есть они разобьются в атмосфере Земли.
По той же причине от 30 до 60% всей массы спутников (исключая пилотируемые космические полеты) соответствуют рекомендациям по окончанию срока службы.
«Ускоряющееся увеличение количества спутников, запускаемых на низкую околоземную орбиту, отчетливо видно в нашем последнем отчете», — объясняет Тим Флорер, глава отдела космического мусора ЕКА.
«Мы наблюдаем фундаментальные изменения в том, как мы используем пространство. Чтобы продолжать получать пользу от науки, технологий и данных, которые приносит работа в космосе, жизненно важно, чтобы мы добивались лучшего соблюдения существующих руководящих принципов по уменьшению космического мусора при проектировании и эксплуатации космических аппаратов. Это невозможно переоценить – это необходимо для рационального использования космоса».
Несколько раз в последние годы все спутники на геостационарной орбите пытались ответственно уйти в сторону, когда они достигли конца своей миссии.
Высокие показатели уменьшения засорения на геостационарной орбите
Спутники, запущенные в геостационарную защищенную область на высоте 35 586–35 986 км, имеют очень высокие показатели соблюдения мер по уменьшению засорения. От 85% до 100% тех, кто достиг конца своей жизни в этом десятилетии, пытались соблюдать эти меры, из которых 60-90% сделали это успешно.
На геостационарной орбите операторы явно заинтересованы в том, чтобы на их пути не было неработающих спутников и мусора – если этого не сделать, их космический аппарат и итоговая прибыль будут подвергнуты серьезному риску.
Что теперь?
Систематический анализ изменения поведения в космосе, когда речь идет о принятии мер по уменьшению засорения, дает основания для осторожного оптимизма — десять лет назад этого не было.
В случае быстрого принятия устойчивые инвестиции в новые технологии пассивации и ликвидации миссий позволят нашей среде справляться с продолжающимся увеличением космического трафика и все более сложными операциями.
Распределение космического мусора вокруг Земли
Мы должны думать о космической среде как об общем и ограниченном природном ресурсе. Продолжающееся образование космического мусора приведет к синдрому Кесслера, когда плотность объектов на низкой околоземной орбите настолько высока, что столкновения между объектами и обломками создают каскадный эффект, при котором каждое столкновение создает обломки, что затем увеличивает вероятность дальнейших столкновений.
В этот момент некоторые орбиты вокруг Земли станут совершенно негостеприимными.
ЕКА активно работает над поддержкой руководящих принципов долгосрочной устойчивости космической деятельности Комитета ООН по использованию космического пространства в мирных целях, включая финансирование первой в мире миссии по удалению обломков с орбиты, помощь в создании международный рейтинг космической устойчивости и разработка технологий для автоматизации предотвращения столкновений и снижения воздействия космических миссий на окружающую среду.
Узнайте больше об Отделах космического мусора и чистого космоса ЕКА, которые являются частью Программы космической безопасности, а также о предстоящей конференции Агентства по космическому мусору, крупнейшей в мире по этой теме, которая состоится в апреле 2021 года.
Спасибо за лайк
Вам уже понравилась эта страница, вы можете поставить лайк только один раз!
Осторожно, этот спутник! Миссия по очистке опасного космического мусора | Космос
В ноябре прошлого года пяти астронавтам и двум космонавтам на Международной космической станции (МКС) было приказано одеться и укрыться в своих капсулах, опасаясь, что их космический корабль может столкнуться с летящими обломками.
Россия умышленно уничтожила один из своих собственных спутников ракетой, создав облако обломков, которое угрожало орбитальной заставе. «Это безумный способ начать миссию», — сказал НАСА своей укрывающей команде, которая прибыла всего за несколько дней до этого.
Инцидент показал, насколько волосатой стала орбита Земли, и это не было единичным случаем. Две недели спустя диспетчеры миссии получили еще одно предупреждение о том, что на МКС могут попасть новые обломки. На этот раз НАСА отложило запланированный выход в открытый космос из-за опасений, что астронавты могут оказаться в опасности, если выйдут на улицу. Не прошло и недели, как пришло еще одно предупреждение, на этот раз вынуждающее космическую станцию уклоняться от корпуса американской ракеты, которая летала вокруг Земли с 90-х годов. Все это тревожно напоминало фильм «Гравитация» 2013 года, в котором обломки сбитого спутника повреждают не только МКС, но и космический телескоп «Хаббл» и посещающий его космический шаттл.
«Это особая проблема на низкой околоземной орбите, потому что именно там все хотят быть, и именно здесь случались столкновения в прошлом», — говорит Хольгер Краг, глава отдела космического мусора Европейского космического агентства (ЕКА) в Дармштадте, Германия. . Низкая околоземная орбита (НОО) — это любая высота до 1200 миль. Хотя многие спутники находятся намного выше, эти орбиты гораздо менее загромождены.
Представление художника Европейского космического агентства о космическом мусоре на низкой околоземной орбите (размеры мусора преувеличены по сравнению с Землей). Фотография: ESA/PA
Даже с первых дней космической эры на орбите было больше мусора, чем активных спутников. Поначалу никто особо не беспокоился: в конце концов, космос — большое место. Но количество падающих обломков и их совокупная масса неуклонно росли в течение последних шести десятилетий. Военные, космические агентства и частные операторы запустили сотни, а затем и тысячи спутников для шпионажа и навигации, научных миссий, связи, Интернета и многого другого.
Орбита Земли уже не та пустота, которой она когда-то была.
Более 8000 тонн космического мусора в настоящее время окружают планету, смесь отработавших частей ракет, мертвых спутников и фрагментов оборудования, которые делают все возможное, чтобы бросить вызов правилу, согласно которому все, что поднимается, должно опускаться. Далеко от сопротивления атмосферы старый космический аппарат может оставаться в воздухе веками, даже тысячелетиями, где он может врезаться в другие объекты. По данным Управления ООН по вопросам космического пространства, если бы римляне запустили спутник на орбиту высотой 750 миль, он упал бы на Землю только сейчас.
Существует вероятность того, что космический мусор будет использован в качестве оружия, чтобы сделать целые орбиты непригодными для использования
«Я думаю, будет справедливо сказать, что космос становится перегруженным», — говорит командир звена Том Колледж, командир станции RAF Fylingdales в North York Moors.
. База (девиз «Вигиламус» — «Мы наблюдаем») — это прежде всего система раннего обнаружения межконтинентальных баллистических ракет. Но тот же радар, который следит за ядерными боеголовками, также отслеживает столкновения в космосе. И по мере того, как запускается все больше и больше спутников, столкновения представляют собой постоянно растущую опасность.
Файлингдейлс является частью Сети космического наблюдения США, которая отслеживает около 30 000 единиц космического мусора размером более 10 см. Сеть выдает предупреждения, когда объекты могут столкнуться, что, как мы надеемся, дает операторам время для оценки риска и перемещения в случае необходимости. Но существует более 100 000 000 элементов, которые слишком малы для отслеживания и в высшей степени способны нанести ущерб. Двигаясь со скоростью более 15 000 миль в час, микрометровые частицы могут разбить окна и повредить солнечные батареи, а миллиметровые хлопья могут разрушить спутниковые камеры или проколоть скафандры астронавтов.
На высоте 1 см и выше летящий осколок может уничтожить целый спутник. Операторы могут никогда не узнать, что произошло.
Отслеживание космического мусора в Файлингдейлсе осуществляется военно-частным партнерством, при этом Королевские ВВС управляют радаром, а аналитики из Serco интерпретируют данные. Они наблюдают за небом с пирамиды, девятиэтажного здания, которое последние 30 лет является ярким ориентиром на окружающих болотах. Три квадратных стороны здания образуют радар с твердотельной фазированной решеткой, или SSPAR, который обеспечивает 360-градусный обзор космоса на высоте до 3000 миль. Радар отслеживает объекты, находящиеся на орбите, фокусируя луч энергии на области пространства и анализируя отражения, которые отскакивают назад. «Мы можем подобрать предмет размером с банку кока-колы, — говорит Колледж.
«Мы наблюдаем»: Пирамида в RAF Fylingdales в Северном Йоркшире. Фотография: Кэтрин Лукас/Stockimo/Alamy
Я приехал посмотреть, как осуществляется отслеживание, но чтобы попасть внутрь пирамиды — радарная станция одновременно служит рабочим местом — посетители должны сначала выбросить свои ноутбуки, телефоны и смарт-часы.
По пути в тренировочную комнату, где команды изучают основы на симуляции, прежде чем приступать к сменам в реальной системе, мы проходим мимо операционного центра, где происходит настоящая работа. У него толстая металлическая дверь с маховиком, который не будет выглядеть неуместным на подводной лодке.
Постоянно выдаются предупреждения о возможных столкновениях. Космическое агентство Великобритании (UKSA) получает около 3000 предупреждений в месяц от Сети космического наблюдения США. Они сортируются и оцениваются с учетом рисков на основе данных из Fylingdales, других сайтов по всему миру и датчиков по всей Великобритании. UKSA уже предоставляет оповещения некоторым британским спутниковым операторам и в этом году развернет услугу для остальных, говорит Джейкоб Гир, глава отдела космического наблюдения и отслеживания в агентстве.
Многие операторы перемещают свои спутники, если риск столкновения составляет более одного из 1000, но действия по уклонению сопряжены с затратами.
Уклонение от мусора потребляет драгоценное топливо, что может сократить срок службы спутника. В идеале маневры уклонения должны выполняться за несколько дней, а иногда могут быть включены в заранее спланированные ожоги на месте. «Чего вы не хотите, так это совершенно незапланированного сжигания», — говорит Шарлотта Ньютон, аналитик космических треков Serco в Fylingdales.
Перемещение спутника во избежание космического мусора может иметь и другие недостатки. Если спутнику приходится уворачиваться от потока обломков, он может оказаться на менее полезной орбите. В случае со спутниками-шпионами это может помешать тому, что и когда можно будет увидеть. Страны, разбирающиеся в космосе, не упускают из виду этот факт: космический мусор может стать оружием, нарушить и ухудшить то, что могут делать другие, и сделать целые орбиты непригодными для использования.
Бывают случаи, когда невозможно избежать сбоев. Когда два мертвых спутника вот-вот столкнутся, наблюдателям остается только смотреть и вздрагивать.
Когда один из спутников работает, у него обычно есть шанс отклониться. Но танец усложняется, когда задействованы два активных спутника. В космосе нет правил дорожного движения, нет принятого права проезда. Так что зачастую именно те, кто больше всего может проиграть, обеспечивают предотвращение катастрофы.
Запуск ракеты SpaceX Falcon 9 во Флориде в марте. Фотография: Malcolm Denemark/AP
Одна из самых больших новых проблем для спутниковых операторов связана с «мега-созвездиями». Такие компании, как SpaceX и OneWeb, запускают сотни, а потенциально и тысячи небольших спутников на низкую околоземную орбиту для предоставления таких услуг, как глобальный широкополосный доступ. Спутники, несомненно, принесут пользу, но они добавляют перегрузки. В 2019 году ЕКА впервые предприняло действия по уклонению от работающего спутника. Спутник наблюдения Земли Aeolus запустил свои двигатели, чтобы уклониться от спутника Starlink после того, как SpaceX отказалась двигаться. «Наши активы в Esa настолько дороги, что мы скорее переедем и приложим усилия, чем окажемся в ситуации, когда не знаем, что произойдет», — говорит Крэг.
У других было такое же гладкое бритье. В декабре Китай раскритиковал США за угрозу жизни астронавтов на борту своей космической станции «Тяньгун» после того, как в июле им пришлось уклоняться от одного Starlink, а от другого — в октябре. США заявили, что сообщили бы Китаю, если бы существовала «значительная вероятность столкновения».
Одна теоретическая проблема называется синдромом Кесслера, когда обломки от одного столкновения вызывают больше столкновений
Столкновения в космосе случаются. Самый зрелищный случай произошел в феврале 2009 года, когда действующий спутник связи «Иридиум» врезался в неработающий российский военный спутник на скорости 26 000 миль в час. В результате удара на высоте 480 миль над Сибирью образовались тысячи осколков, которые и сегодня продолжают угрожать спутникам. Инцидент попал в заголовки газет, но многие другие предполагаемые столкновения так и не были подтверждены, часто из-за того, что спутники были уничтожены фрагментами, слишком маленькими, чтобы их можно было отследить.
Среди мусора, скопившегося на орбите, есть несколько особо опасных объектов. Корпуса старых русских ракет, известные как СЛ-12, склонны к самопроизвольному взрыву, в результате чего их орбитальные траектории усеяны свежими облаками обломков. Между тем, большие дрейфующие спутники, такие как Envisat размером с двухэтажный автобус ЕКА, являются легкой добычей на перегруженных орбитах. Больше всего космические агентства беспокоятся об этом важном: крупное столкновение с Envisat может добавить огромное количество мусора на низкую околоземную орбиту. Одна теоретическая проблема будущего называется синдромом Кесслера, когда на определенной орбите так много мусора, что обломки от одного столкновения запускают цепную реакцию новых столкновений и новых обломков, пока орбита не станет закрытой на годы.
Риск, который космический мусор представляет для спутников и людей на орбите, не остановил страны, усугубляющие проблему, когда они хотят поиграть мускулами. В 2007 году Китай уничтожил ракетой неработающий метеоспутник, увеличив количество космического мусора на низкой околоземной орбите на 30%.
США и Индия последовали их примеру в 2008 и 2019 годах соответственно, еще больше загромождая окружающую среду. Собственный акт российского орбитального вандализма в прошлом году создал более 1500 фрагментов, которые будут летать вокруг планеты в течение многих лет. На этой неделе США объявили о национальном запрете на дальнейшие испытания так называемых противоспутниковых ракет прямого взлета (DA-ASAT) и призвали другие страны последовать их примеру, заявив, что хотят установить «новую международную норму» ответственного поведения в пространство.
Миссия ЕКА ClearSpace-1 должна стать первой, которая уберет космический мусор с орбиты в 2025 году. Фото: ClearSpace SA/AFP/Getty Images
Столкнувшись с растущей проблемой, космические агентства и другие организации принимают меры. Один из вариантов — создать более совершенные инструменты для более точного отслеживания мусора и спутников. Современные спутники часто имеют отражатели, которые позволяют операторам точно отслеживать их траектории с помощью станций лазерной локации на Земле.
Космический мусор труднее отслеживать таким образом, но это можно сделать с помощью более мощных лазеров, и Еса надеется достичь этого в ближайшие два года с помощью станции лазерного дальномера на Тенерифе. Наличие более точной информации о положении спутников и блуждающего мусора должно сократить количество предупреждений о столкновениях, которые оказываются ложными тревогами. Дальнейшие усилия сосредоточены на автоматизации маневров уклонения, чтобы не было необходимости в командах инженеров для выполнения каждого шага в сторону и поворота.
Руководящие принципы по предупреждению образования космического мусора и, в последнее время, по обеспечению долгосрочной устойчивости космической деятельности, опубликованные Управлением ООН по вопросам космического пространства, определяют, как страны и компании должны вести себя в космосе. Операторы должны убрать спутники с орбиты в течение 25 лет после завершения их миссии. Для спутников на геостационарных орбитах высотой более 20 000 миль это означает подталкивание их к «кладбищной орбите» вдали от опасности.
Спутники на низкой околоземной орбите должны направляться в атмосферу, где они сгорают при входе в атмосферу. Для крупных спутников, которые могут частично выжить при входе в атмосферу, операторам рекомендуется рассчитывать время входа в атмосферу таким образом, чтобы падающие остатки приземлялись в Тихом океане.
Но не все следуют инструкциям. В то время как большинство новых ракет теперь «уходят с орбиты» после завершения своей работы, подавляющее большинство спутников на низкой околоземной орбите просто брошены на произвол судьбы.
В надежде предложить услугу по удалению спутников… Демонстрационный спутник Astroscale с истекшим сроком службы (ELSA-d). Фотография: Astroscale/PA
Подход ЕКА к этой проблеме заключается в том, чтобы придумать экономически эффективные способы удаления мертвых спутников, частей ракет и больших кусков мусора, и надеяться, что регулирующие органы одобрят те, которые работают. Крэг выступает за аналогичный подход к защите национальных парков, когда люди должны уходить с тем, что они приносят: всякий раз, когда срок службы спутника подходит к концу, он должен удалиться с орбиты или быть утилизирован службой удаления космического мусора.
Насколько хорошо это работает, скоро станет ясно. Astroscale, японская технологическая фирма с предприятием в Оксфордшире, надеется предложить услугу по удалению спутников в ближайшие несколько лет. Между тем, миссия ЕКА ClearSpace-1 призвана стать первой, которая уберет объект космического мусора с орбиты в 2025 году. В рамках той же миссии будет испытан комплект топлива, разработанный итальянской фирмой D-orbit, также имеющей офисы в Оксфордшире. отработавший корпус ракеты миссии возвращается к Земле, где он сгорит в атмосфере.
«Это становится почти корпоративной практикой, чтобы показать, что вы устойчивы, чтобы ваши спутники могли перемещаться с орбиты, когда они достигают конца своего срока службы, или чтобы компания могла приходить и возвращать или обслуживать ваши спутник, — говорит Гир. Он добавляет, что, разрабатывая ноу-хау для извлечения мертвых спутников, Великобритания может накопить опыт для грядущей «орбитальной экономики», где спутники обслуживаются и собираются на орбите.