Мусор на околоземной орбите


Интенсивное освоение человечеством Космоса стало возможным благодаря развитию отрасли ракетостроения и создания аппаратов для астрономических научных исследований и космических технологий для решения практических задач науки и техники. Однако, развитие космической технологии и экономики можно расценивать не толко как чрезвычайно прогрессивное явление, влияющее на жизнь людей в настоящем и будущем, но и оказывающие негативное влияние на экологию Земли и Космоса. С каждым годом количество мусора возрастает, так как число стран, осваивающих космос, растёт быстрыми темпами.
image.png
Запуск спутников и ракетостроение преследовали только свою собственную прагматическую цель - создать наиболее совершенную в техническом и экономическом отношениях конструкцию аппаратов и топлива, но при этом не учитывали проблемы засорения космоса на околоземной орбите.

Проблема космического мусора назревала постепенно по мере запуска в космос всё большего количества самых разнообразных аппаратов, пока она не стала актуальной в последнее десятилетие из-за возможных повреждений при столкновении запускаемых очень дорогостоящих космических объектов с обломками отслуживших свой срок и находящихся на орбите Земли.

Космический мусор весьма разнообразен, это обломки и целые части отработанных, негодных спутников, которые человечество запускало на орбиту больше 50 лет, это камешки и потерянные предметы со спутников и орбитальной станции, капли краски и самые разнообразные объекты космического иискусственного происхождения, которые не сошли с орбиты и не сгорели в атмосфере Земли. Космический мусор представляет угрозу, поскольку вращается на огромный скорости.\, даже капля краски на такой скорости может прострелить скафандр насквозь. Космический мусор представляет собой обломки старых спутников, отработавших свой ресурс, которые требуют перевода их с более высоких орбит на низкие околоземные орбиты и последующего сгорания в атмосфере планеты.
image.png
По данным Европейского космического агентства, сейчас в космосе над нами находится более 30 000 кусков мусора размером более 10 сантиметров, 750 000 - от 1 до 10 сантиметров, 166 миллионов - от 1 миллиметра до 1 сантиметра и ещё больше мелких частиц до 1 миллиметра.
image.png
Этот мусор накоплен с начала космической эры в 1957 году. К настоящему времени состоялось более 4900 запусков с более, чем 6600 спутников, из которых 3600 остаются в космосе и только 1000 функционирует нормально.
Многие объекты сталкиваются на орбите друг с другом, разлетаясь на сотни и тысячи более мелких частей. Примерно 65% орбитального мусора, входящего в каталог, произошло из-за столкновений на орбите.
image.png
На орбиту выведено довольно много мусора, который практически невозможно проконтролировать, что чревато столкновением с ним во время выведения новых спутников на заданную околоземную орбиту.
Таящаяся опасность, которую представляют эти объекты для астронавтов, спутников и космических станций, весьма вероятна. Даже 10-сантиметровый кусок космического мусора может полностью разбить спутник, а сантиметровый кусочек полностью вывести из строя космический аппарат и пробьет щиты Международной космической станции. Даже миллиметровый объект может вывести из строя подсистемы спутников.
Самыми опасными являются 50 космических объектов на орбите в пределах до 800 километров. В этот список включены несколько спутников, самым опасным из которых считается запущенный в 2002 году Европейским космическим агентством и ныне не действующий спутник ENVISAT. Он весит 7800 кг, а высота его орбиты составляет 765 км. Серьезную опасность также представляет выведенный на орбиту в 2001 году российский спутник «Метеор 3М» и запущенные в 1996 и 2002 года японские спутники ADEOS I и ADEOS II.Остальная часть списка почти целиком состоит из российских ракетных ускорителей и спутников, а также из двух японских ракетных ускорителей, одного китайского и одного французского. В целом 43 объекта из перечня - российского происхождения, и в это число входят 35 ракетных ускорителей и восемь спутников.Такие объекты следует ликвидировать в первую очередь, чтобы очистить околоземную орбиту от космического мусора. В последние годы выдвинуто несколько предложений о том, как это сделать. В частности, есть проект японской компании "Астроскейл" и британский проект "Удалить мусор", которые предусматривают захват таких объектов и их буксировку в верхние слои атмосферы.37 объектов из 50 имеют массу свыше 2 тонн - крупные российские ракетные ускорители, оставленные на околоземной орбите, поэтому придётся искать способы для предотвращения столкновений, не пытаясь убрать эти объекты с орбиты, так как их возвращение в плотные слои атмосферы представляет серьезную опасность, так как они не смогут сгореть без остатков.ООН разработала для компаний и стран необязательные для исполнения инструкции по ликвидации их космического мусора в течение 25 лет, но пока никто не собирается их выполнять.

Первое случайное столкновение двух спутников произошло 10 февраля 2009 года на высоте 776 километрах над Сибирью, когда частный американский спутник связи Iridium 33 и российский военный спутник "Космос-2251" столкнулись со скоростью 11,7 км/с. Оба спутника были полностью разрушены на более 2200 отслеживаемых фрагментов.
image.png
Избавлнние от чрезмерного количества мусора в космосе должно идти в двух напраавлениях:

  • делать спутники и космические станции более прочными, для чего следует усилить защиту от ударов космического мусора и метеорных тел, а также обеспечить их более гибкую маневренность;
  • разработать методы сбора осколков космических объектов и перевода собранного мусора в ловушки с дальнейшей транспортировкой на низкие орбиты, где они могут сгореть при падении в плотных слоях атмосферы.

Сейчас существует несколько методов сбора мусора:

  • применение невода и гарпуна, известного как ElectroDynamic Debris Eliminator (EDDE), сущность которого заключается в отправке в космос спутника, вооружённого сетью и гарпуном, способными захватывать спутники и другие объекты, сбившиеся с пути. Этот план недорого стоит, удобен и может выехать с любой миссией на низкую околоземную орбиту;
    image.png
  • с помощью космических воздушных шаров. Эта идея называна Gossamer Orbit Lowering Device, или GOLD System была предложена Кристин Гейтс. Метод использует очень большой и тонкий воздушный шар, который сможет обволакивать объект и увеличивать его аэродинамическое сопротивление в несколько сотен раз, тем самым способствуя его падению и сгораниюв атмосфере Земли;
  • использование реактивного буксира для крупных объектов, когда можно использовать отдельных суицидальных роботов для транспортировки спутников к входу в атмосферу. Проект CleanSpaceOne от EPFL, например, включает спутниковый куб, который может преследовать, захватывать и уничтожать космический мусор, однако стоимость будет очень высока - около 200 миллионов долларов для каждой миссии;
  • применить солнечный парус, разработанный фирмой Surrey Space Centre, которая работает над HybridSail - системой, объединяющей большой развертываемый отражающий парус с тросами для буксировки объектов с орбиты. Система сможет сводить объекты с орбиты за счет аэродинамического сопротивления и обмена импульсом с заряженными тросами и ионосферной плазмой;
  • применение вольфрамовой пыли или перезагрузки низкой орбиты, когда выпускают облако вольфрамовой пыли на орбиту объекта для создания атмосферного сопротивления на орбитальных высотах. С уменьшением скорости целостность орбит тысяч обломков космического мусора была бы нарушена. Небольшие кусочки мусора постепенно сходили бы со своих орбит в течение нескольких десятилетий (решение довольно длительное);
  • создание стены замёрзшей воды в космосе, для чего следует отправить ракеты, заполненные водой, затем выгрузить её на орбите и появится поле кристаллизовавшейся воды, в которое будет попадать орбитальный мусор, замедлять свою скорость и сходить с орбиты;
  • перенаправление с помощью лазера - Laser Orbital Debris Removal, или LODR, который может использовать мощные импульсы, стрелять с поверхности и создавать плазменные джеты на космическом мусоре, вследствие чего мусор будет замедлять скорость и повторно входить в атмосферу, падая в океан. Технологии существукт причем лет 15, но на один объект необходимо до миллиона долларов;
    image.png
  • создание самосвала мусора на геостационарном кладбище, идея которого заключается в том, чтоб захватывать объекты когтями, гарпунами и сетями, проще перемещать крупные объекты, не прикасаясь к ним. Для этого спутники-уборщики должны быть оснащены электростатическим управлением и двигателями малой тяги, чтобы избегать каких-либо контактов;
  • строительство космического мусоровоза и вместе с ним перерабатывающего завода. Дизайнер Вон Линг представил его так: "…это система, состоящая из коллектора, распылителя сети и пункта утилизации на околоземной орбите. Учитывая то, что стоимость запуска может варьироваться от 8-10 тысяч за килограмм, не говоря уж о ценных металлах, используемых в производстве спутников, переработка может стать прибыльным делом однажды…";
  • запуск на орбиту телескопа с лазером. Международная группа учёных предлагает прикрепить гигантский лазер к космическому телескопу и взрывать с его помощью мусор на орбите.

Если приложить совместные усилия космических стран по очистке замусоренного людьми космоса, то можно понадеяться, что околоземное пространство в ближайшее время станет гораздо чище.


Comments 0