Космический мусор на земле

Содержание

Ракета-носитель Falcon 9 несколько дней назад вывела на орбиту космический грузовик Dragon, на борту которого находится экспериментальный космический мусорщик, аппарат RemoveDebris. Он позволит проверить на практике технологию уборки отработавших свое космических аппаратов и их фрагментов с помощью гарпуна и сети. Насколько замусорено околоземное пространство? Хватит ли в нем места для новых спутников? Мы решили разобраться в этом вопросе с помощью научного сотрудника Института прикладной математики имени М.В. Келдыша Михаила Захваткина.

Таким аппаратам, как RemoveDebris, будет чем заняться. Согласно данным программы NASA по изучению космического мусора, количество мусорных объектов размером больше 10 сантиметров приближается к 20 тысячам, а их суммарная масса — к 8 тысячам тонн, при этом большая их часть — обломки космических аппаратов.

По расчетам Европейского космического агентства, число объектов размером больше одного сантиметра достигает 750 тысяч, а фрагментов меньшего размера может быть в тысячи раз больше. Огромное количество мелких фрагментов микронного размера порождает работа двигателей, среди них очень много мелких частичек краски, и эта рукотворная пыль уже сегодня наносит реальный ущерб, оставляя дыры и микрократеры в корпусах и на солнечных батареях космических аппаратов.

Откуда берется мусор

Микрократер от удара частички космического мусора на стекле иллюминатора шаттла «Индевор» (миссия STS-126)

Поделиться При этом запасы мусора на орбите постоянно пополняются — каждый год в околоземном пространстве появляется около сотни новых космических аппаратов, причем это не только спутники, это еще и третьи ступени ракет, разгонные блоки.

Рост числа объектов космического мусора размером больше 10 сантиметров. Линии обозначают (сверху вниз): 1. Общее количество объектов на орбите; 2. Мелкие обломки, возникшие в результате разрушения спутников; 3. Космические аппараты; 4. Фрагменты, отделившиеся от космических аппаратов в результате штатной работы; 5. Верхние ступени ракет.

Поделиться Рано или поздно интенсивное заселение орбиты должно было привести к «коммунальным проблемам», и в 1978 году сотрудники NASA Дональд Кесслер и Бертон Кур-Палэ пришли к выводу, что в скором будущем столкновения между вышедшими из строя спутниками начнут происходить так часто, что количество обломков будет расти экспоненциально (даже если в этот момент космические запуски прекратятся вообще) и в конечном счете вокруг Земли сформируется кольцо из обломков космических аппаратов, похожее на кольцо Сатурна. Они предсказывали, что первое столкновение космических аппаратов произойдет еще до 2000 года. В реальности столкновение спутников «Космос-2251» и Iridium 33 произошло 19 февраля 2009 года, причем их «встреча»породиласразу 1150 настолько крупных обломков, что их могли заметить радары системы контроля космического пространства.

Хотя синдром Кесслера — неконтролируемую цепную реакцию разрушения аппаратов на орбите и превращение околоземного пространства в запретную зону — мы пока можем наблюдать только в фильмах, таких как «Гравитация» или «Валли-И», космический мусор уже сейчас становится ощутимой помехой. Достаточно вспомнить, что Международной космической станции (МКС) регулярно приходится корректировать орбиту, чтобы избежать столкновений, а еще чаще космонавтам приходится бросать все дела и забираться в корабль «Союз», чтобы переждать момент опасного сближения станции c фрагментом космического мусора. Детали, доставленные на Землю с МКС, часто несут микроповреждения — следы ударов мелких мусорных обломков.

След удара микроскопического фрагмента космического мусора

Поделиться Некоторое самоочищение околоземного пространства все же происходит, объясняет N + 1 научный сотрудник Института прикладной математики имени М.В. Келдыша Михаил Захваткин. По его словам, в пределах 11-летнего цикла солнечной активности около 250–300 мусорных объектов в год приходится исключать из каталогов — они попросту входят в атмосферу и сгорают. Но скорость этого очищения очень сильно меняется в зависимости от фазы цикла солнечной активности (в периоды активного Солнца атмосфера Земли «разбухает» и начинает сильнее тормозить объекты) и от высоты орбиты.

«Хотя влияние атмосферы ощущается на высотах до 1500 километров, действительно эффективно атмосферный тормоз работает только на низкой околоземной орбите, то есть на орбитах высотой до 500–600 километров. В этой зоне спутники без постоянного подъема орбиты с помощью двигателей могут просуществовать максимум пару десятков лет, затем они войдут в атмосферу и сгорят. Но уже на высотах 700-1000 километров космические аппараты могут находиться 50-100 лет, то есть в масштабах человеческой жизни — практически вечно. Причем эти орбиты наиболее популярны, там очень много солнечно-синхронных спутников, потому что им не нужно тратить много топлива, чтобы поддерживать эту орбиту. На эти высоты запускают много аппаратов, потому что они могут выжить там достаточно долго», — говорит ученый.

Распределение количества спутников в зависимости от высоты орбиты

Поделиться Этаж от 700 до 1000 километров — самый популярный и заселяется быстрее всего, однако даже на этих высотах реализация катастрофического сценария, описанного Кесслером, — дело далекого будущего.

«На низких орбитах вращается 13 тысяч спутников, за 200 лет при самом негативном сценарии их число возрастет до 100 тысяч, а значит, вероятность столкновений вырастет примерно в 100 раз. Сегодня вероятность катастрофического столкновения — примерно один раз в пять лет, с ростом вероятности столкновений мы получаем значение примерно 20 инцидентов в год на популяцию в 100 тысяч аппаратов. Это не настолько высокий риск, чтобы сделать запуск спутников в эту зону коммерчески бессмысленной», — объясняет Захваткин.

Однако, полагает ученый, не следует усугублять проблему, оставляя ее решение будущим поколениям, поэтому меры для борьбы с загрязнением околоземного пространства нужно прорабатывать уже сейчас.

Чисто там, где не сорят

Для начала неплохо бы сделать так, чтобы космического мусора не становилось больше, а для этого необходимо, чтобы космические аппараты не взрывались. Главным источником мелких фрагментов на орбите сегодня являются не столкновения спутников друг с другом (пока нам известно только одно такое событие — столкновение «Иридиума» с «Космосом», о котором шла речь выше), а так называемые «события фрагментации», разрушение аппаратов по различным внутренним причинам.

Согласно подсчетам NASA, по состоянию на август 2007 года было зафиксировано 194 случая взрывного разрушения спутников, верхних ступеней ракет и разгонных блоков, и еще 51 аномальное событие — отделение каких-либо фрагментов (солнечных панелей, кусков теплоизоляции, деталей конструкций) от оставшегося целым аппарата. При этом взрывы аппаратов на орбите являются источником около 47 процентов общего количества объектов космического мусора.

Космические аппараты взрываются в основном из-за перегрева остатков топлива в баках — по этой причине взрывные разрушения происходят более чем в 45 процентах случаев. Один такой инцидент, широко освещавшийся в прессе, произошел 19 октября 2012 года, когда на орбите взорвался разгонный блок «Бриз-М», образовав облако из более чем 100 обломков. Совсем недавно, полтора месяца назад, взорвался дополнительный топливный бак разгонного блока «Фрегат», который использовался для вывода спутника «Ангосат-1», — после этого в каталоге космических объектов появилось еще 25 обломков.

«Эту проблему решить достаточно просто — нужно обеспечить пассивацию отработавших аппаратов, то есть встраивать в баки клапаны, которые стравливали бы пары топлива, либо обеспечивать работу двигателей до его полной выработки, желательно при этом понижая орбиту аппаратов», — говорит Михаил Захваткин.

Однако, отмечает он, при сохранении текущей частоты запусков новых космических аппаратов на низкие орбиты и принятии существенных мер по уводу отработавших спутников и пассивации общее число объектов размером больше 10 сантиметров все равно возрастет на 30 процентов за следующие 200 лет. «При этом основную роль в росте этого числа будут играть столкновения спутников в той самой перенаселенной области высот 700-1000 километров, наиболее крупные из которых будут происходить раз в 5-9 лет», — объясняет ученый.

Как убрать за собой

Правила, позволяющие предотвратить увеличение мусорной нагрузки на орбите, давно разработаны — существуют рекомендации ООН, соответствующий стандарт утвержден ISO. Однако пока юридически обязывающего международного договора в этой области нет, и каждая страна руководствуется собственными правилами, порой действуя в ущерб общих интересам, Так, Китай в 2007 году сбил ракетой собственный метеоспутник, в результате чего на орбите появилось более 2 тысяч новых фрагментов космического мусора.

Общие рекомендации, в целом, довольно просты — следует уводить отработавший аппарат туда, где он не будет мешать новым спутникам, и, если возможно, направлять его на низкие орбиты, чтобы он сгорел в атмосфере. Пока это правило в целом выполняется только применительно к аппаратам, находящимся на геостационарной орбите высотой 36 тысяч километров. Место на геостационаре — ресурс дефицитный, поэтому отслужившие свое геостационарные спутники выводятся на «орбиту захоронения» на 100-200 километров выше, объясняет Захваткин. Однако на других орбитах это правило выполняется далеко не всегда.

Различные варианты устройств для свода спутников с орбиты путем торможения (сверху вниз слева направо): 1. С помощью надувного баллона с газом — за счет сопротивления воздуха; 2. С помощью пленки, натянутой на телескопических штангах, — за счет сопротивления воздуха; 3. Лента с противовесом — за счет градиента гравитации; 4. Проводящий трос — за счет магнитных полей.

GLOBAL AEROSPACE CORPORATION

Поделиться С одной стороны, коммерчески невыгодно везти на борту спутника запас топлива, предназначенного только для того, чтобы свести аппарат с орбиты в конце срока его существования. С другой, многие спутники, в особенности микроаппараты стандарта CubeSat, вовсе не имеют собственных двигателей. Инженеры предлагают множество вариантов дополнительных устройств, которые могут ускорить сход аппарата с орбиты. Это, например, надувные баллоны, которые увеличивают площадь аппарата и, соответственно, сопротивление воздуха, тросовые системы, которые тормозят аппарат за счет воздействия электромагнитных полей. Но пока ни одно из таких устройств не стало стандартом.

Специализированные аппараты для уборки космического мусора, несмотря на высокую стоимость таких проектов, могут быть полезны для предотвращения случаев фрагментации больших аппаратов. «Крупный спутник — это потенциально тысячи мелких фрагментов, которые могут возникнуть при столкновении с другим аппаратом или самопроизвольном разрушении. Специализированный «уборщик» может убирать эти большие объекты, потенциально спосбные фрагментироваться, и тогда они не будут находиться на этих орбитах бесконечно. Если мы будем убирать в год около 4-5 объектов с высоких орбит, это может нивелировать потенциальный рост количества мелких фрагментов в долгосрочной перспективе», — говорит Захваткин.

Много опасений вызывают планы Илона Маска вывести на орбиту около 12 тысяч спутников системы Starlink, которые должны обеспечить глобальный доступ в интернет. Однако Михаил Захваткин полагает, что серьезно ситуацию с космическим мусором этот проект не ухудшит.

«Для группировок системы Starlink и Oneweb предполагается использовать орбиты высотой более 1,1 тысячи километров. Сейчас концентрация потенциально опасных фрагментов в этой области на порядок ниже значений на высотах 800-900 километров. Поэтому добавление такого большого числа аппаратов не сделает ситуацию на этих орбитах критической», — говорит ученый.

Сергей Кузнецов

10 обескураживающих фактов о космическом мусоре (11 фото)

Представьте, что вы едете в машине, которая мчится без тормозов и возможности повернуть. Теперь представьте себе множество других водителей, которые оказались в таких же условиях. Столкновение неизбежно, это лишь вопрос времени. Примерно это нас ждет, если мы не начнем борьбу с постоянно растущим количеством барахла, плавающего на орбите нашей планеты. Перед вами десять волнующих, обескураживающих и пугающих фактов о космическом мусоре.

Космический мусор каталогизируют и отслеживают

С начала 1980-х годов ВВС США поддерживают особенную команду, которая регистрирует и отслеживает максимально возможное количество космического мусора. В настоящее время наблюдается более 20 000 отдельных элементов размером с небольшой мяч и около 500 000 элементов размером с небольшой камешек — и это число растет.

Каждый из этих элементов движется вокруг Земли на скорости 28 000 километров в час. Если два таких столкнутся — будь то космический мусор, «живой» спутник или даже Международная космическая станция — последствия могут быть трагичными. Даже одна крупинка краски (которая слишком мала, чтобы ее отслеживать) может существенно повредить космический аппарат или убить космонавта во время выхода в открытый космос.

Существует «соглашение» по возвращению космического мусора на Землю

Один из способов борьбы с космическим мусором — отправить его обратно на Землю и сжечь в атмосфере во время повторного входа. Как именно это будет протекать на практике, пока не согласовано до конца, но считается вполне жизнеспособным вариантом по очистке полей обломков на орбите.

Когда было предсказано приземление WT1190F (порядковый номер определенного куска мусора) в Индийском океане — после того, как он побывал чуть ли не на лунной орбите — появилась возможность отслеживать и прогнозировать движения объекта. Приземление WT1190F также позволило ученым наблюдать непосредственный вход обломка в атмосферу и проверить план действия на случай возникновения чрезвычайно ситуации.

Космический мусор вынудил МКС трижды менять курс в 2014

Не забывайте, что даже незначительное изменение положения МКС требует нескольких дней для маневра. В 2014 году Международная космическая станция была вынуждена трижды менять положение, чтобы избежать возможного катастрофического и смертельного столкновения. Что более важно, 2014 год не был чем-то особенным по части таких маневров. Мусор постоянно отслеживается с Земли и на борту МКС, так что изменения орбиты происходят постоянно.

Однако бывают времена, когда мусор замечают слишком поздно, чтобы успеть передвинуть МКС. В такие напряженные моменты все астронавты отсиживаются в укрытии.

Существует опасность критического повреждения спутников

Если кусок космического мусора попадет в спутник, тот либо будет серьезно поврежден, либо полностью уничтожен. Но если это произойдет с несколькими важнейшими спутниками, это окажет серьезное влияние на жизнь на Земле. Живое теле- и радиовещание, Интернет, GPS, мобильная связь — все это окажется нарушенным.

И хотя такие нарушения однозначно должны быть временными, существует реальная и мрачная вероятность, что они могут привести к конфликту между странами. В и без того подозрительном мире невинный акт уничтожения спутника силами космического мусора может быть по ошибке принят за атаку другого государства. Во времена холодной войны такие прогнозы воспринимались очень серьезно и война постоянно стояла на пороге.

Дистанционно управляемый космонавт

Европейское космическое агентство надеется развернуть технологию, которая сделает жизнь космонавтов чуть менее опасной с точки зрения работы с космическим мусором. Робот с дистанционным управлением по имени «Джастин» может проводить внекорабельную активность вместо космонавтов, тем самым уменьшая шансы на столкновение людей с обломками.

Робот-космонавт будет управляться из лаборатории ЕКА «Коламбус» оператором на борту Международной космической станции с помощью экзоскелетной перчатки. Электронные датчики воспроизводят ощущение прикосновения, так что оператор будет чувствовать все, к чему прикасается «Джастин».

Кубсаты могут создать лишние проблемы

Известно, что кубсаты (CubeSat) можно забрасывать на орбиту постоянно, перевозить их десятками в качестве дополнительного груза. Однако они живут недолго и не особо управляемы. После выхода на орбиту они тоже становятся кусками космического мусора, который вполне может столкнуться с чем-то более полезным.

Неуправляемая природа кубсатов не единственная побочная сторона этого продукта; считается, что одна пятая часть всех кубсатов фактически нарушает международные правила утилизации орбитальных аппаратов и, следовательно, вообще не должна запускаться. Хотя известных случаев столкновений с участием кубсатов пока не было, темпы их вывода на орбиту постоянно растут и увеличивают вероятность того, что это произойдет в ближайшем будущем.

Каждое столкновение усугубляет проблему во сто крат

Хотя столкновений с активными спутникам или космическими аппаратами пока не было, даже космический мусор, который сталкивается с другим космическим мусором, может повлечь серьезные проблемы. Говорят, что каждое столкновение между космическими обломками увеличивает проблему во сто крат, поскольку столкновение превращает два куска в двести, а их приходится заново выявлять и ставить на учет. И чем меньше эти части, тем сложнее обстоит дело.

По сути, это основная проблема тех, кто хочет бороться с проблемой космического мусора — что мертвый орбитальный мусор нельзя взять под контроль. Спутник можно переместить, но кусок мусора, который планирует столкнуться с другим, нет.

Проект космического забора

Хотя программа космического забора не сможет снизить количество космических обломков на орбите, она позволит лучше отслеживать, что там уже находится. Космический забор — это по сути система цифровой радиолокации, которая разворачивает виртуальный забор вокруг планеты и может отслеживать обломки до 10 сантиметров, используя оптические датчики и длины волн более высокой частоты, чем сейчас.

Возможность отслеживать небольшие объекты в дополнение к более крупным позволит ученым лучше прогнозировать движения таких объектов в будущем, а также направлять космонавтов и спутники точнее и безопаснее. Это небольшой шаг в правильном направлении: нам нужно повышать возможности контроля.

Любое решение потребует огромных финансовых затрат

Есть много идей и теорий на тему того, как лучше бороться с космическим мусором, от вполне выполнимых до крайне амбициозных. Единственное, что их объединяет, это то, что какое бы решение ни было принято, финансовая часть будет очень большой. Это создает дополнительное давление на ситуацию. Ошибка будет не только стоить денег, но и вызовет негодование общественности.

Говоря о широком спектре идей решения этой проблемы, предлагают метод, например, «гарпуна», который сможет захватывать крупные куски космического мусора и перетаскивать их в нужное место. Другой способ — развернуть большую «космическую сеть», которая будет собирать космический мусор и выводить его на курс отправки в космическое пространство или обратно на Землю, чтобы он сгорел в атмосфере. Предлагают также использовать лазеры, чтобы «подталкивать» объекты с орбиты.

Многие частные компании тоже подсели за круглый стол предложений по борьбе с этой проблемой, что приветствуется, поскольку частные компании тратят частные деньги.

Через пару столетий мы окажемся в ловушке космического мусора

Если мы не найдем способ остановить постоянно растущее число мертвых искусственных объектов вокруг нашей планеты, то уже через пару сотен лет мы окажемся в ловушке на Земле. Космические миссии станут невозможны, поскольку вероятность столкновения и смерти будет слишком высокой. Неизвестно также, как нарастающее количество космического мусора может сказаться на будущем Земли и планеты. Например, если какой-то мусор сгорит не до конца и обрушится на головы несчастных людей.

Сможем ли мы решить эту проблему? Я думаю, если мы собираемся каждые два года отправлять вереницу кораблей на Марс или построим новый орбитальный форпост на замену МКС, без этого никак. Иначе риск будет слишком высок.

Мусор в космосе вокруг Земли: откуда берется и чем опасен

Процесс освоения космического пространства, практически начавшийся в середине 20 века, обычно представляется с положительных сторон как новый этап развития научно-технологического знания. Однако уже после запуска первого спутника параллельно начался и совсем другой негативный процесс, связанный с засорением околоземных орбит. Искусственный мусор в космосе представляет массу угроз как для космических аппаратов, так и для Земли.

Источники космического мусора

Под мусором в данном случае понимаются производные техногенного характера, которые весьма разнообразны, но связаны с непосредственной деятельностью человека. К примеру, метеороиды естественного происхождения не представляют опасности в отличие от техногенных отходов, создающих угрозы по причине своего длительного нахождения на околоземной орбите.

Вам будет интересно:Семейство осоковые: особенности, классификация и значение

Итак, откуда в космосе мусор, представляющий опасность? Его большая часть представляет собой образующиеся при запусках спутников и выводах других аппаратов на орбиту. В таких процессах обязательно задействуются сопутствующие пилотируемые или автоматические корабли, которые оставляют после себя технические объекты и расходные материалы. Наиболее опасным источником загрязнения такого рода является разрушение спутников и кораблей на орбите, в результате чего в космосе остается неуправляемое оборудование и конструкционные части летательных аппаратов. Сами по себе фрагменты после крушений техники или в процессе запланированного выброса отходов не представляют серьезную угрозу в единичном числе. Однако при длительном накоплении образуются крупные объекты, зачастую имеющие высокий радиоактивный потенциал, что затрудняет их уничтожение.

Вам будет интересно:Как выглядела Нефертити на самом деле: описание, история и интересные факты

Существенную роль в процессах формирования опасного мусора играет эффект «возрастной» деградации обломков космических объектов в условиях действия агрессивной окружающей среды. На те же скопления мусора оказывает негативное воздействие космическая пыль, радиация, температурные перепады, кислородное окисление и т. д. Таким образом, приходится иметь дело не просто с физическими элементами, представляющими угрозу столкновения, а с неуправляемыми и взрывоопасными материалами, повышающими риски катастроф.

Мониторинг космического мусора

Вам будет интересно:Куда и как направлен импульс силы?

Существующие опасности, связанные с наличием космического мусора, обуславливают и необходимость постоянного исследования околоземных орбит. Специальные аппараты сканируют техногенные отходы по нескольким характеристикам, в числе которых размер, масса, форма, скорость движения, траектория, состав и др. В зависимости от величины расстояния от Земли применяется определенное оборудование. К примеру, низкая околоземная орбита системы LEO условно охватывает дистанцию от 100 до 2000 км. В этом спектре действуют радиотехнические, радиолокационные, оптические, оптикоэлектронные, лазерные и другие устройства для наблюдения за космическим мусором. При этом разрабатываются и специальные алгоритмы для анализа полученной на данных аппаратах информации. Для объединения множества фрагментарных данных применяются сложные математические вычислительные модели, дающие относительно цельную картину происходящего на конкретном участке наблюдения.

Несмотря на применение высокотехнологичных способов мониторинга, пока еще остаются проблемы отслеживания мелких частиц размером в несколько миллиметров. Такие фрагменты поддаются лишь частичному исследованию бортовыми датчиками, но этого недостаточно для получения комплексных сведений, к примеру, о химическом составе объекта. Одним из направлений мониторинга подобных частиц является так называемое пассивное измерение. В свое время по такому принципу изучались компоненты космической станции «Мир», возвращенные на Землю. Суть данной технологии заключается в регистрации ударов исследуемых частиц о поверхности аппарата в условиях открытого космоса. В лабораториях подвергались анализу повреждения разного типа, что позволяло получить дополнительные сведения о космическом мусоре. Сегодня по этому пути исследования работают бригады космонавтов непосредственно на орбитах, инспектируя поверхности действующих кораблей.

Распределение мусора в околоземном космическом пространстве

Вам будет интересно:Финансовый университет, магистратура: проходной балл, программы и сроки обучения

Мониторинг космического пространства свидетельствует о неравномерном распределении мусора разных типов по орбитам. Наибольшие скопления отмечаются в низкоорбитальной области – в частности, по сравнению с высокими орбитами разница в показателях плотности может быть тысячекратной. В то же время наблюдается взаимосвязь плотности скоплений с размерами частиц. Пространственная плотность среднеразмерного мусора обычно ниже на высоких орбитах, чем на низких в меньшей пропорции по сравнению с крупнофракционными элементами.

На характеристики распределения космического мусора вокруг Земли влияет целый ряд факторов, среди которых особенности происхождения. Например, мелкие фрагменты, образовавшиеся в результате разрушения частей станции или спутников, имеют нестабильные вектора скоростей. Что касается крупного мусора, то он благодаря высокой динамике способен достигать больших высот до 20 000 км, а также распространяться в области геостационарного кольца. На уровне 2000 км наблюдается неравномерное распределение с точками повышения плотности на высотах 1000 и 1500 км, в частности. К слову, наиболее засоренной является геостационарная орбита, причем в ее же области фиксируется высокая склонность мусора к дрейфу.

Тенденции развития процесса засорения космоса

Специалистов, занимающихся изучением космоса, в большей степени беспокоят не текущие угрозы, а потенциал засоренности околоземных орбит. На данный момент исследования позволяют говорить об увеличении темпов загрязнения на 4-5% за год. Причем роль запусков космических аппаратов до сих пор достоверно не оценена с точки зрения роста популяции инородных тел на разных орбитах. Прогнозированию поддаются крупные объекты, но, как уже отмечалось, ограниченность информации о мелком мусоре даже в ближнем космосе не позволяет с высокой долей объективности говорить о характеристиках массового засорения. Несмотря на это, ученые делают два однозначных вывода о мелком мусоре:

  • Объем мелких частиц, которые образуются в результате разрушений, стабильно возрастает вместе с увеличением числа столкновений. И в лабораторных условиях, и в теоретических исследованиях было показано, что мелкие осколки составляют значительную долю элементов, отделяющихся от объектов разрушения.
  • Очень маленькие частицы в виде тех же продуктов столкновений в большей степени подвержены негативным влияниям внешних сил. Эффект деградации при нахождении мусора в агрессивных условиях длительное время снижает вероятность достоверной оценки относительно будущего подобных скоплений.

Очевидно, что проблемы нахождения мусора в космосе будут только усугубляться, что требует принятия соответствующих мер. Но даже при условии полной остановки проектов, связанных с космической деятельностью, околоземная орбита будет продолжать засоряться в результате столкновения существующих элементов загрязнения с естественными частицами. По инерции данный процесс будет продолжаться еще как минимум 100 лет.

Виды последствий космического засорения

К наиболее опасным негативным последствиям от влияния космического мусора можно отнести следующие:

  • Экологический ущерб для Земли. Само по себе наличие техногенного мусора в пределах околоземной орбиты влечет изменение экологического фона и нарушает первозданную чистоту среды нахождения. По данным астрономов-наблюдателей, уже сейчас прогрессирует процесс снижения прозрачности околоземного пространства, что также объясняет наличие помех для работы радиотехнического оборудования. Непосредственно для Земли можно отметить опасность падения компонентов с топливными материалами, обеспечивающими работу реактивных двигателей.
  • Падение мусора на Землю. Даже без радиоактивного эффекта падение техногенных отходов из ближнего космоса может привести к катастрофическим последствиям. На сегодняшний день наиболее крупные приземлившиеся объекты имели массу не более 100 т, но серьезных угроз для планеты это не представляло. С другой стороны, по мере увеличения интенсивности засорения околоземной орбиты и этот сценарий будет становиться все более мрачным.
  • Опасность космических столкновений. Не стоит недооценивать вред космического мусора для используемой в обеспечении полетов техники. Те же удары крупных и малых частиц могут приводить к существенным нарушениям в работе аппаратов, а большие аварии ставят под угрозу перспективы реализации дорогостоящих амбициозных проектов.

Системы оценки повреждений при столкновении с мусором

В первую очередь применяется уже сложившаяся практика анализа воздействий на поверхности космических аппаратов путем внешнего осмотра самими космонавтами. Как говорилось выше, результаты подобных исследований могут в дальнейшем использоваться и для определения характеристик мусора. Однако наиболее точную аналитическую информацию дают только лабораторные испытания, в которых на целевые материалы оказывается искусственное воздействие. Имитация столкновения техники с мусором в космосе реализуется за счет сверхскоростных ударов. Далее посредством компьютерного и цифрового моделирования обрабатываются полученные данные с анализом характеристик повреждения и механики воздействия на целевой объект. В числе основных показателей выделяются такие свойства, как прочность, сохранение функциональности, живучесть отдельных компонентов, степень образования осколков и т. д.

Определение уровня угрозы космического мусора

Вам будет интересно:Основные законы газов в физике: Бойля-Мариотта, Шарля, Гей-Люссака, Авогадро и Клапейрона-Менделеева

Еще на этапах проектирования орбитальных станций и космических комплексов учитывается возможность столкновения с мусором разного типа. Для расчета оптимальной конструкционной надежности используются данные о конкретной среде, где будет применяться аппарат. При этом неточность экспериментальных и аналитических методов оценки угроз по-прежнему является существенной проблемой. Мусор в космосе можно исследовать только с определенной степенью допущений, что затрудняет задачи конструкторов, которые должны соответствующим образом готовить технику к столкновению на высоких скоростях. Для примерной же оценки угрозы используется понятие общих потоков космического мусора, который потенциально может встретиться на пути движения аппарата. В дальнейшем выводятся данные о плотности потока, скорости, углах атаки и количестве ожидаемых ударов.

Способы снижения угроз от мусора в космосе

Относительно низкий уровень мониторинга и определения характеристик космического мусора с его прогнозированием – лишь часть проблем. На современном этапе перед специалистами стоит целый ряд вопросов, связанных с уменьшением рисков негативного воздействия техногенных отходов в космическом пространстве. Сегодня рассматривается два направления решения этой проблемы. Во-первых, это общее сокращение полетов, а также минимизация технологических процессов, влекущих засорение орбит на разных уровнях. Во-вторых, речь может идти о конструкционной оптимизации аппаратов с сокращением частей, которые потенциально могут стать космическим мусором. Отдельное внимание в системах контроля космического пространства сегодня посвящается загрязнению радиоактивными веществами. Это касается минимизации продуктов выхлопа двигателей вплоть до перехода на принципиально новые топливные ресурсы.

Перспективы борьбы с мусором в ближайшем космосе

Активная работа в направлении регуляции космической деятельности на общемировом уровне дает основания для оптимизма при оценке развития ситуации в будущем. Бережное отношение к чистоте орбитальных сред входит в концепции стратегических программ крупнейших государств, которые вносят наибольший вклад в дело борьбы с мусором в космосе. Уборка и увод малых и крупных частиц на орбиты-полигоны является одним из ключевых направлений в очищении космоса от техногенных загрязнений, но пока еще не существует эффективных методов реализации данной концепции. Это технологически сложная задача, поэтому основной упор на текущий момент все же делается на способы оптимизации деятельности человека в космосе.

Одним из радикальных путей в решении проблем засорения космоса является полное прекращение запусков орбитальных станций и спутников до момента, пока не появятся новые и более доступные средства очистки околоземной среды. Но и это направление утопично ввиду целого ряда экономических и технологических причин. Тем не менее есть предпосылки для изменения ситуации в лучшую сторону. Даже если обратить взор назад на несколько десятков лет, то можно заметить коренные изменения в отношении самого человека к данной проблеме. Так, если при эксплуатации космической станции «Мир» в обычную практику входил прямой выброс продуктов жизнедеятельности экипажа, то сегодня подобное невозможно представить. Вводятся все новые и более жесткие правила, регулирующие процессы нахождения в космическом пространстве. Об этом свидетельствуют и международные конвенции, по которым страны, участвующие в космической деятельности, обязаны придерживаться принципов снижения негативного влияния на экологическую обстановку в околоземной среде.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *