Космический мусор – новая угроза цивилизации

Космический мусор — чем он грозит человечеству и с чего все началось?

Что сегодня читают с этим материалом?

С момента наступления космической эры в 1957 году человечество начало засорять уже не только свою родную планету, но и прилегающую к Земле часть Вселенной. За три десятилетия люди весьма преуспели в этой техногенной неряшливости. Пока что космический мусор собирается только в пределах околоземных орбит. Чуть выше верхней границы атмосферы.

Однако жизнь все сильнее заставляет задуматься — как очистить близлежащий космос от результатов нашей собственной деятельности. Если ничего не предпринимать, то лет через десять космический мусор сделает невозможными полетына орбиту станут невозможными из-за весьма вероятной угрозы столкновений с фрагментами отработавшей свое техники.

Неприятности, которые несет с собой космический мусор

До определенного момента опасности, которую создают врачающиеся на орбите обломки и фрагменты техники, особого значения не придавали. Запуски в космос были относительно нечастыми.

Однако в конце XX века о нарастающей угрозе заговорили в полный голос. В 1993 году космические ведомства нескольких государств сформировали Межагентский координационный комитет по космическому мусору (МККМ). Комитет занялся обменом информацией между участниками, налаживанием сотрудничества, разработкой мер по уменьшению загрязнения околоземного космического пространства. Наконец, разработал «Руководящие принципы МККМ по предупреждению образования космического мусора».

С одной стороны — сугубо бюрократическая возня. с другой — так скучно и неинтересно закладывается законодательная база борьбы с космосвалками. Украина также разработала и приняла в 2006 г. документ «Ограничение засорения околоземного космического пространства при эксплуатации космической техники».

И если с нормативными актами все обстоит более-менее, то с их воплощением в реальную жизнь ситуация выглядит совсем иная. До сих пор даже самые отработанные технологии не вышли из стадии экспериментов. А большинство — в лучшем случае существуют в чертежах. или обсуждений на всевозможных конференциях и форумах.

Что сегодня читают с этим материалом?

Чтобы читатель представил риски, которые таит космический мусор, приведем несколько фактов.

В 1997 году, на жительницу штата Оклахома упал ошметок ракеты-носителя Delta II. Размером с пивную банку. Да и удара не было. Так, всего лишь скользнул по плечу перепуганной дамы. Однако в казахстанских степях и в тундре возле Карского моря валяются десятки гораздо более крупных фрагментов. Это остатки от множества запусков с советских космодромов. Не хочется даже представлять что случится. если такая штуковина рухнет на оживленную улицу.

В 2013 г. российский научный наноспутник BLITS, работавший с 2009 г., внезапно изменил орбиту и параметры движения. А потом и вовсе развалился. Причиной стало столкновение с фрагментом космомусора. Специалисты подсчитали, что для уничтожения аппарата весом 7,5 кг хватило осколка массой около 0,02 г. Ведь движется космический мусор с огромной скоростью — до 8 км/с. А энергия столкновения равна, если читатель помнит, произведению массы на квадрат скорости. Довольно ощутимый удар получается. Эксперты европейского космического агентства ESA заявляют, что частица размером 10 см может «разнести на куски любой спутник или космический корабль».

Международная космическая станция получила довольно надежную защиту от подобных чрезвычайных происшествий. От крупных фрагментов, движение которых можно отслеживать заранее, она даже умеет уклоняться. Иллюминаторы на МКС диаметром 80 см и толщиной 10 см изготовлены из многослойного кварцевого и боросиликатного стекла. Этот материал уверенно выдерживает удары частиц размером с пылинку.

Но вот фрагменты около 10 см уже опасны. Европейский астронавт Тим Пик сфотографировал повреждение иллюминатора на модуле «Купол». Выглядит оно примерно так, как на лобовом авто выглядит след от удара камешком. Только поменьше. Установлено, что в иллюминатор попал, вероятнее всего, кусочек отслоившейся краски или мелкий металлический фрагмент размером «не более тысячных миллиметра».

Скол на иллюминаторе МКС от столкновения с фрагментом космического мусора (фото ESA/NASA)

Что сегодня читают с этим материалом?

Павел Попович спел Вселенной. И первая песня в космосе была на украинском!

Однако единичные аварии — еще не самое страшное, чем грозит космический мусор. Потенциально он вполне может спровоцировать военный конфликт. С одной стороны, легко уничтожить аппарат потенциального противника и списать все на столкновение с фрагментом. А тот возьмет и не поверит. Или может обвинит недруга в том, что спутник выведен из строя не попадением в него какой-нибудь гайки, а умышленными действиями. Хотя виновата была именно случайно летевшая встречным курсом гайка. Обе ситуации могут быть восприняты как провокация. дальнейшее развитие событий и представлять не хочется…

Очевидно, что такая ситуация мало способствует доверию между странами. И может стать поводом для развязывания войны.

Наконец, вполне возможен сценарий, известный как синдром Кесслера.

Консультант NASA Дональд Кесслер первым высказал мысль, что многочисленные запуски спутников и сопровождающее их быстрое накопление космического мусора приведет к полной непригодности ближнего космоса для практического использования. Из-за риска столкновений. По оценкам NASA, на околоземных орбитах в интервале 200—2000 км уже с 2007 г. накоплено достаточно техногенного хлама для начала синдрома Кесслера.

Как противостоять загрязнению орбиты

Системы борьбы с мусором на орбите бывают пассивные и активные.

Первые изначально устанавливаются на объекты, которые рано или поздно превратятся в космический мусор (отработают срок или в них что-то откажет).

Чтобы увести их в плотные слои атмосферы, нужно увеличить аэродинамическое спротивление аппарата. Хотя и называют космос безвоздушным пространством, но на околоземных орбитах остатки атмосферы еще влияют на параметры полета. Достигается увеличение сопротивления разворачиванием или наполнением газом специальных конструкций. Иными словами — каких-то парусов или надувных шаров.

Активные системы — это уже полноценные роботы-мусорщики. Или, если больше нравится, охотники за космохламом. Это полноценные автономные космические аппараты, способные перенаправлять фрагменты космического мусора в плотные слои атмосферы или переводить их на заранее оговоренные орбиты захоронения.

Что сегодня читают с этим материалом?

Каскадер Александр Филатов: «Джеки Чан назвал меня сумасшедшим»

Хлам-рекорды

В истории накопления на орбите всевозможного мусора есть два события, стоящих особняком.

В 2007 г. Китай целенаправленно вдребезги разнес металлической болванкой свой спутник «Фэнъюнь-1С». Теперь эти «дребезги» составляют почти всего космического.

Зачем КНР пошла на такой спорный эксперимент? Ведь мировое сообщество немедленно высказало бурное возмущение подобными действиями. Ответ прост. Китайцы в наглядной форме продемонстрировали, что в состоянии уничтожить любой объект на орбите. В первую очередь тот, который они сочтут угрожающим национальной безопасности. И не станут считаться ни с чьим осуждением или порицанием. Впрочем, в дальнейшем Китай продолжил испытывать противоспутниковое оружие более чистоплотно.

Примерно 2,3 тыс. фрагментов дёобавилось на орбите в 2009 г. Тогда над Сибирью не «разъехались» американский Iridium-33 и российский «Космос-2251». ЧП стало первым в истории космонавтики официально зарегистрированным случайным столкновением спутников на орбите.

Так художник представил столкновение спутников РФ и США (рисунок Stefan Morrell)

Проекты — неудачные, планируемые, реальные

Борьба с космическим мусором стала благодатной почвой для творчества множества инженеров. Проектов расчистки орбитальных Авгивевых конюшен существует добрых пара десятков. Мы упомянем лишь некторые из них — провальные, находящиеся в стадии разработки или уже проходящие испытания в космосе.

Что сегодня читают с этим материалом?

RemoveDebris

Весной корабль Dragon доставил на МКС внушительных размеров куб весом около 100 кг. Это был спутник RemoveDebris. А 20 июня экипаж МКС выпустил его в космос. Процедура прощла благополучно и теперь международная команда разработчиков тестирует спутник в реальной обстановке.

В сентябре RemoveDebris запустит в окружающее пространство наноспутник. После чего выбросит особую сеть и с ее помощью попытается удержать «беглеца». Затем RemoveDebris произведет выстрел особым гарпуном в особую мишень. В дальнейшем это приспособление станет использоваться для захвата обломков с размерами до 10 см. Разработкой гарпуна занимался аэрокосмический гигант Airbus.

Предполагается, что после захвата крупного фрагмента аппарат развернет солнечный парус. Скорость его и захваченный им добычи начнет снижаться и он войдет в плотные слои атмосферы где благополучно сгорит вместе с пойманныйм фрагментом. позже развернет парус и использует его для того, чтобы быстрее попасть в верхние слои атмосферы Земли и сгореть в ней.

KITE

В 2017 г. японский грузовой корабль Kounotori-6 («Аист-6»), помимо своей основной миссии — доставки грузов на МКС, должен был поработать еще и космическим мусорщиком. Для этого был проведен эксперимент KITE.

После отстыковки от МКС Kounotori-6 надлежало опуститься на 20 км ниже станции. Затем с корабля выбрасывался объект весом 20 кг. Болванка должна была имитировать космический мусор. После этого растягивался металлический трос длиной 700 м, по которому пропускался ток. По замыслу, электромагнитное поле вокруг троса изменяло бы траектории движения частиц космического мусора, переводило бы их на более низкие орбиты. Постепенно перенаправленные обломки сгорали бы в атмосфере.

Увы, до изменения курса болванки дело не дошло. Трос так и не удалось размотать. Даже со второй попытки.

Скорее, всего японцы откажутся от попыток усовершенствовать не оправдавшую себя технологию.

e. DeOrbit

Миссия Европейского космического агенттсва (ESA) под названием e. DeOrbit анонсирована еще в 2014 г. Увы, интересный проект постоянно тормозит из-за слабого фиансирования.

Что сегодня читают с этим материалом?

Ее цель — уборка орбит на высотах 800—1000 км. Для этой цели в e DeOrbit планируется использовать особые сети, забрасываемые со спутников для захвата больших фрагментов.

«В целом это имитация действий рыбака. Правда, понадобится очень большая сеть. Ведь „ловцу“ нужно держаться подальше от обломков и спутников, потерявших управление. Мы пробуем накинуть сеть на спутник с приличного расстояния» — объясняет суть проекта профессор Миланского технического университета Мишель Лаванья.

Для этой цели разработчики поначалу хотели использовать пушку, которая выстреливает гарпун с сетью. Гарпун соединен прочным тросом с кораблем. Когда гарпун приближается к цели раскрывшаяся сеть охватывает объект. А трос позволяет подтянуть добычу к кораблю.

Впрочем, со временем от идеи гарпуна отказались. Вместо него решено применить механическую руку. А сеть оставить для случаев, когда манипулятор не сможет справиться.

LeoSweep

Проект развивает технологию так называемого космического аппарата-пастуха, вооруженного ионным лучом. Суть ее в следующем. В наши дни многие космические аппараты (КА) оснащены ионными двигателями. Такие КА движутся за счет струи ионизированного газа вылетающего из двигателя. В случае КА-пастуха все происходит наоборот.

Поток ионов отталкивает не сам корабль, а объект, на который направлен луч. Инженеры из Мадридского университета как раз и предложили направлять ионный луч на опасные объекты и, тем самым изменять траекторию их движения. В теории идея выглядит весьма изящно. Ведь можно избавиться от физического контакта с обломками. Что существенно упростит процесс очистки. В проекте участвует украинское КБ «Южное». Помимо совместной работы над этой технологией, наши специалисты предлагают эффективные и конкурентные по стоимости пассивные системы борьбы с космическим мусором. дело за малым — увидеть эти технологии на орбите в действии.