+1 Киев
Что такое космический мусор и сколько его накопилось?
Космический мусор – это объекты, созданные человеком, которые находятся на околоземной орбите, но не выполняют полезных функций. К ним относят неработающие спутники, последние ступени ракет-носителей и фрагменты, которые образовались в результате взрывов и столкновений в космосе. Как сообщается в отчете Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР), опубликованном в апреле 2020 года, космический мусор начал накапливаться с момента запуска первого искусственного спутника в 1957 году.
По состоянию на февраль 2020 года общий вес всех объектов на околоземных орбитах превышал 8,8 тыс. тонн. По данным Европейского космического агентства (ESA) на 1 февраля 2020 года, около 22,3 тыс. объектов космического мусора диаметром более 10 см на орбитах каталогизированы и отслеживаются. Предполагаемое число объектов от 1 см до 10 см – около 900 тыс., а количество частиц от 1 мм до 1 см – около 128 млн.
Наибольшая концентрация объектов приходится на низкую околоземную орбиту на высоте от 800 до 1 тыс. км и на высоте 1,4 тыс. км. Другие пояса мусора расположены близко к орбитам существующих группировок навигационных спутников на высоте от 19 тыс. км до 23 тыс. км и на критической геостационарной орбите на высоте 36 тыс. км, где размещены многие крупные телекоммуникационные и метеорологические спутники.
В отчете ОЭСР указано, что странами, которые сгенерировали наибольшее количество космического мусора, являются:
- Россия/СССР (5163 объекта);
- США (4897 объектов);
- Китай (3717 объектов);
- Франция (508 объектов);
- Индия (131 объект);
- Япония (115 объектов);
- Европейское космическое агентство (ESA) (58 объектов).
Инфографика: oecd.org
До 2007 года основным источником обломков были взрывы ступеней ракет-носителей и космических кораблей. Намеренное уничтожение метеорологического спутника Fengyun-1C Китаем в 2007 году и случайное столкновение американского спутника связи Iridium-33 c выведенным из эксплуатации российским спутником "Космос-2251" в 2009 году значительно увеличили количество крупных космических объектов на орбите, сейчас они составляют треть всех каталогизированных объектов космического мусора. Всего с начала космической эры и до конца 2018 года, по данным ESA, было зафиксировано 536 инцидентов с фрагментацией на орбитах. В среднем в год происходило восемь инцидентов.
Чем опасен космический мусор?
На низкой околоземной орбите (менее 2 тыс. км) космический мусор вращается вокруг Земли со скоростью примерно 7–8 км/с. Однако средняя скорость столкновения орбитального мусора с другим космическим объектом – около 10 км/с и может достигать 15 км/с, отмечают в NASA. Таким образом во время столкновений даже небольшие космические обломки могут повредить космические корабли и другие объекты.
Столкновение двух крупных объектов, которые больше не выполняют полезных функций, может привести к образованию значительного количества новых фрагментов, как это было, например, при столкновении Iridium-33 c "Космос-2251".
"Большое количество мусора на орбите может в конечном итоге привести к "синдрому Кесслера", при котором столкновения каскадируются, приводя к все большему и большему количеству самогенерирующихся столкновений", – отметили в ESA.
Это может сделать некоторые орбиты непригодными для использования. Социально-экономические последствия синдрома Кесслера будут серьезными, подчеркнуло агентство. Согласно отчету, они могут включать:
- потерю уникальных приложений и функций, например, интернета, прогноза погоды и услуг связи;
- потерю жизней, например, повышенный риск для космонавтов на МКС;
- прерывание исследований Земли и климата;
- повышенную скученность и давление на других орбитах;
- сдерживание экономического роста и замедление инвестиций в сектор.
50 объектов, которые представляют угрозу для Земли
10 сентября 2020 года Forbes опубликовал список из 50 объектов космического мусора на низкой околоземной орбите, которые, по утверждениям аналитиков представляют наибольшую угрозу для Земли. Доклад, по данным журнала, будет презентован в октябре на Международном астронавтическом конгрессе. Он составлен на основе анализа космического мусора 11 группами ученых из 13 стран, включая США, Россию, Японию, Китай и государства Европы. Объекты оценивались по вероятности столкновения, а также по их массе, высоте и ряду других факторов. Авторы подчеркнули, что именно на эти объекты стоит в первую очередь обратить внимание при борьбе с космическим мусором.
43 объекта из списка – советского и российского происхождения, запущенные с 1984 по 2007 годы. Среди них есть 35 ракетных ускорителей, а также семь спутников военного назначения и один – гидрометеорологического:
- "Космос 1275" – тип "Парус", запущен в 4 июля 1981 года. 24 июля был поврежден в результате столкновения, скорее всего – с космическим мусором. Предназначение – навигация и связь;
- "Космос 1844" – тип "Целина 2", запущен 13 мая 1987 года, находится на орбите. Предназначение – радиоэлектронная разведка;
- "Космос 2082" – тип "Целина 2", запущен 22 мая 1990 года, находится на орбите, предназначение – радиоэлектронная разведка;
- "Космос 1943" – тип "Целина 2", запущен 15 мая 1988 года, находится на орбите, предназначение – радиоэлектронная разведка;
- "Космос 2278" – тип "Целина 2", запущен 23 апреля 1994 года, находится на орбите, предназначение – радиоэлектронная разведка;
- "Космос 2406" – тип "Целина 2", запущен 10 июня 2004 года, находится на орбите, предназначение – радиоэлектронная разведка;
- "Космос 2322" – тип "Целина 2", запущен 31 октября 1995 года, находится на орбите, предназначение – радиоэлектронная разведка;
- "Метеор 3М" – запущен 10 декабря 2001 года. 11 декабря 2003 года прекратил выполнение полезных функций. Предназначение – метеорология.
Также в списке есть:
- один объект ESA – спутник Envisat, запущенный в 2002 году, в апреле 2012 года с ним был потерян контакт;
- четыре японских объекта – спутники ADEOS (запущен в 1996 году, в 1997 году миссия была прекращена из-за повреждений солнечной батареи аппарата) и ADEOS 2 (запущен в 2002 году, в 2003-м вышел из строя), ракетные ускорители H-2A R/B и H-2 R/B;
- один объект КНР – ракетный ускоритель CZ-2D R/B;
- один французский объект – ракетный ускоритель ARIANE 5 R/B.
Как отметил в комментарии журналу Дарен Макнайт, ведущий автор доклада, столкновение двух объектов массой девять тонн каждый, как, например, российские ракетные ускорители, может привести к появлению около 15 тыс. новых фрагментов. По его мнению, "это не один шанс на миллион, а один на тысячу каждый год".
Самым опасным из спутников в списке исследователи считают Envisat массой 7,8 тонн, находящийся на высоте 765 км.
Миссия Envisat была завершена в 2012 году. Фото: esa.int
В документе указано, что для объектов массой более 2 тонн лучше найти способ избегать столкновений, чем повторно вводить их в атмосферу, поскольку это грозит значительными рисками.
Макнайт заявил, что если человечество не будет решать вопрос космического мусора, это может привести к некорректной работе спутников, что негативно повлияет на глобальную экономику, возможности подключения, дистанционное зондирование, борьбу с бедствиями и финансовые транзакции. Издание отметило, что на орбите сейчас, среди прочего, находится около 3 тыс. "мертвых" спутников.
Предотвращение и удаление
Сейчас возможностей для массового удаления космического мусора с орбит нет. Усилия в большей мере направлены на предотвращение его появления. Например, космические аппараты по истечению срока службы должны либо быть сведены с орбит с последующим сгоранием в атмосфере, либо выведены на "орбиту захоронения", где они не будут мешать другим космическим объектам. Крупные корабли или аппараты направляются на захоронение в специальное место в Тихом океане, где запрещено судоходство и полеты авиации.
В 2018 году были начаты испытания миссии RemoveDebris. Проект софинансируется Европейской комиссией и другими партнерами, его возглавляет Космический центр Суррея. Миссия направлена на удаление около 40 тыс. частиц мусора на околоземной орбите. Основную платформу весом 100 кг доставили на МКС, где провели единичное испытание с захватом имитатора космического мусора. Аппарат успешно поймал мусор в сеть.
К 2025 году планируется реализация миссии ESA ClearSpace-1. Аппарат должен будет захватить Vespa – старый адаптер полезной нагрузки ракеты Vega, который находится на орбите с 2013 года.
"При массе 100 кг Vespa близок по размеру к небольшому спутнику, а его относительно простая форма и прочная конструкция делают его подходящей первой целью. Этот первый шаг, доказывающий, что удаление обломков на орбите возможно, приведет к созданию коммерческой службы, которая также сможет заниматься более крупными и сложными "захватами", в конечном итоге включая захват нескольких объектов", – заявляли в ESA.
ОЭСР отмечает, что принципы предотвращения образования космического мусора для операторов, управляющих спутниками на низкой околоземной и геостационарной орбитах, выглядят так:
- избегать преднамеренного образования мусора (включая противоспутниковые испытания);
- минимизировать воероятность случайных взрывов;
- соблюдать правило сведения с низкой околоземной орбиты спутников через 25 лет после завершения миссии; неработающие спутники с геостационарной орбиты должны быть отправлены на более высокую "орбиту захоронения";
- по возможности следует избегать столкновений, а также сводить к минимуму риск несчастных случаев на Земле из-за повторного входа спутников в атмосферу.
Фото: esa.int
Как указано в отчете ОЭСР, на геостационарной орбите 80% операторов спутников соблюдают эти принципы. На низких орбитах только около половины спутников, срок эксплуатации которых истек в 2017 году, были убраны (естественным образом сгорели в атмосфере из-за атмосферного сопротивления или активного схождения с орбиты). На орбитах выше 650 км менее 20% спутников, срок службы которых истек в 2017 году, фактически были сведены с орбит.
В организации подчеркивают, что несколько ракет, эксплуатируемых сейчас, были спроектированы в то время, когда космический мусор не был критической проблемой, и снятие с орбиты частей их корпусов может оказаться проблематичным.
