Падение космического мусора на землю: Космос: Наука и техника: Lenta.ru

Содержание

каковы шансы, что это убьет человека

Ученые провели расчеты, которые показали насколько сильно падение искусственно созданных объектов, может угрожать жителям Земли.

Чем опасен космический мусор и как его уничтожают / Хабр

По разным оценкам, количество космического мусора на орбите Земли варьируется от 220 до 300 тысяч объектов.

При этом, объекты, размером в поперечнике более 1 см, составляют от 20 до 33% (от 60 тыс. до 100 тыс) всего космического мусора. Только представьте, какой эффект может оказать «астрономическая пуля» на пролетающий мимо космический корабль. Конечно, в масштабах нашей орбиты это кажется несущественным, но по мнению ученых, после 2055, в результате взаимного саморазрушения уже имеющегося на орбите мусора, проблема космического мусора станет серьезным препятствием для дальнейшего освоения космоса. Теперь подробнее об этом и других возможных последствиях.

Суть проблемы

Угроза физического столкновения

Собственно, самая очевидная угроза, исходящая от космического мусора, — это угроза физического столкновения. На текущем уровне развития технологий не существует какого-либо способа защитить космические аппараты от небольшого объекта, размером с пулю, движущегося со скоростью 10 км/с. Ну а про защиту от более крупных объектов и заикаться не приходиться, хотя на орбите их существенно меньше.

Помимо угрозы повреждения и уничтожения объектов, стартующих с Земли, на орбите находится огромное количество различных спутников, необходимые для работы разных служб. GPS, метеорология, да куча всего в общем. Уничтожение одного из них не сделает всю систему нежизнеспособной, но в условиях увеличения количества мусора в будущем это может серьёзно повлиять на работоспособность этих систем. Помимо прогнозов на будущее, в настоящем и прошлом есть примеры столкновения космических аппаратов с мусором:

За всё время программы шаттлов, на них было обнаружено порядка 170 следов на иллюминаторах от столкновения, к счастью с микрочастицами (0,2 мм в диаметре). Около 70 иллюминаторов пошли под замену. На изображении слева кратер диаметром 2.5 мм от частицы краски.

В июле 1996 года французский спутник столкнулся с третьей ступенью французской ракеты Arian, запущенной намного раньше;

Французская ракета Arian. Источник — ESA

29 марта 2006 года российский спутник «Экспресс АМ11» столкнулся с космическим мусором. В результате столкновения, был разгерметизирована система терморегулирования, спутник, потерял ориентацию и начал неконтролируемое вращение.

10 февраля 2009 года российский спутник «Космос-2251», выведенный из эксплуатации в 1995 году, столкнулся с американским коммерческим спутником Iridium 33.

Столкновение Космос-2251 и Iridium 33. Источник — vermarushabh.blogspot.com

Для контроля мусора космическими агентствами ведутся соответствующие реестры, отслеживающие относительно крупные (от нескольких сантиметров) объекты. Так, например. основываясь на имеющихся данных, МКС несколько раз в год корректирует своё положение на орбите, дабы избежать столкновения.

Синдром Кесслера

Помимо угрозы физического уничтожения, космический мусор может являться причиной полной непригодности ближнего космоса для практического использования. Данную теорию описывает так называемый синдром Кесслера, описанный консультантом НАСА Дональдом Кесслером в 1978 году.

Суть данной теории заключается в «эффекте домино». По мере увеличения количества объектов на орбите увеличивается и количество потенциальных источников мусора. Столкновение двух крупных объектов приведет к появлению большого количества новых, более мелких объектов. В свою очередь, каждый из них может столкнуться с другим объектом. Таким образом возникает «цепная реакция», ведущая к появлению всё новых и новых обломков. По итогу, при достаточно большом количестве столкновений, количество образовавшегося мусора на орбите сделает невозможным её использование.

Однако на низких орбитах взаимодействие с атмосферой постепенно уменьшает количество мусора, и это подводит нас к следующей угрозе.

Падение космического мусора на Землю

Объекты, находящиеся на низкой орбите, еще находятся под влиянием атмосферы земли и постепенно замедляются, в результате через какое-то время начинают снижаться и входить в более плотные слои атмосферы. Многие объекты сгорают в атмосфере, но есть и те, что достигают поверхности планеты.

Так, по данным НАСА, почти ежегодно отдельные фрагменты космических аппаратов достигают поверхности Земли.

Источник — oyla.xyz

Кладбище космических кораблей

Точка Немо — это самая удаленная от суши место на Земле, также называемая океаническим полюсом недоступности. Полюс недоступности — это место, которое наиболее сложно достигнуть из-за её удалённости, обычно от береговой линии. Ближайшая суша находиться в 2688 километрах от Точки Немо, а ближайшим населенным местом периодически становится МКС, орбита которой проходит над этим местом. Низкое содержание питательных веществ (круговорот в южной части Тихого океана блокирует попадание питательных веществ в этот район) и удаленность от прибрежных вод делают это место практически безжизненным, поэтому Точка Немо — идеальное место для захоронения космических аппаратов. Периодически этот район называют кладбищем космических кораблей. Некоторые русскоязычные источники называют этот район закрытым для судоходства, но судя по отсутствию нормативных документов и регламента процедуры захоронения (о которой чуть ниже) данный запрет носит рекомендательный характер.

Ответственность за движение судов в этом регионе разделяют Чили и Новая Зеландия. За несколько дней до спуска космического аппарата, космические агентства предупреждают службы этих стран, которые в свою очередь доносят соответствующие предупреждения избегать этот район до летчиков и капитанов морских судов.

Источник — gizmodo.com

Похороны космического аппарата

Как и при любой другой космической операции, захоронение космического аппарата требует соответствующей подготовки. После проведения необходимых расчетов и предупреждения местных властей, аппарат, достигнув необходимого местоположения, начинает торможение. Как упоминалось выше, небольшие и компактные спутники, как правило, не достигают поверхности земли и сгорают за счет трения. Поверхности воды же достигают различные тугоплавкие конструкции. Так, например, данный участок используется российским Центром управления полетов для утилизации космических беспилотных грузовиков серии «Прогресс». Кстати, в результате захоронения части космического аппарата могут разлетаться на большой площади.

Так, например, останки станции «Мир», затопленной в 2001 году, разлетелись на участок протяженностью 3000 километров. Подобная особенность несколько раз становилась причиной ЧП. В 1979 году часть американской станции «Скайлэб» упала на территории Австралии, в 1991 году обломки станции «Салют-7» упали на территории Аргентины. Также в 1997 году недогоревшая часть ракеты упала на женщину в Оклахоме. К счастью, все эти случаи произошли без жертв. Сейчас, ежегодно на кладбище космических кораблей свой последний приют находят несколько десятков кораблей, которые находясь на орбите являются источником большей угрозы.

Инфографика ТАСС. Источник — tass.ru

Орбита захоронения

Помимо наземного кладбища также существует орбита, на которую отправляют уже отработавшие космические аппараты для уменьшения вероятности столкновения с ещё работающими. Существует две официальных орбит захоронения: для космических аппаратов, располагавшихся на геостационарной орбите, и для аппаратов для военных разведывательных спутников с ядерной энергетической установкой.

Геостационарная орбита — это орбита, расположенная над экватором земли, находясь на которой, искусственный спутник имеет такую же угловую скорость, как и Земля, т.е. находится всегда над одним и тем же местом на Земле. Эта орбита используется для размещения коммуникационных, телетрансляционных спутников и находиться на высоте 35786 километров над уровнем моря. После отработки, спутник примерно на 200 км (для каждого спутника расстояние рассчитывается индивидуально).

Увеличение количества искусственных спутников Земли. Источник — Европейское космическое агентство.

Другая орбита захоронения находится на высоте от 600 до 1000 километров. На эту орбиту отправляют военные спутники с ядерной энергетической установкой. Ориентировочно, эти спутники будут находится на орбите порядка 2 тысяч лет, после чего гравитация Земли притянет их.

Пути решения

В целом, поиск путей решения этой проблемы ничем не отличается от решения проблемы творческого беспорядка у вас на столе, только масштаб у первой слегка побольше.

Имеется два пути — создавать меньше мусора или убирать старый.

Снижение создаваемого мусора

Как говорится, «Чисто не там где убирают, а там где не мусорят!». Собственно, в этом и суть. К основным направлением снижения создаваемого мусора относят следующие меры:

Снижение массы запускаемого аппарата:

Меньше масса — меньше потенциального мусора. Всё просто.

Увеличение срока эксплуатации космических аппаратов:

Чем дольше будут работать спутники, тем меньше будет производиться полетов для их замены.

Минимизация количества остающихся в космическом пространстве частей КА:

Утилизация отработавших частей и самого космического аппарата либо возвращение частей обратно на Землю.

Как видно, первые два пункта пересекаются с общими направлениями развития космонавтики. Последний пункт же вносит некоторые коррективы в построение ракет. Как грамотно организовать утилизацию отработавших частей? Одно из развивающихся направлений — использование материалов, позволяющих ракетам-носителям вывести аппарат на орбиту, а затем сгореть в атмосфере. Т.е. такой материал должен выдерживать все взлетные нагрузки, и при этом не должен быть супер тугоплавким, чтобы за счет трения сгореть в атмосфере. Звучит как некоторый парадокс. На данный момент таких материалов в ракетостроении нет.

Второй способ — это возвращение частей КА на Землю. Самый очевидные примеры — это многоразовые ступени SpaceX и программа Space Shuttle.

Утилизация уже имеющегося мусора

В отличие от проектируемых с замыслом утилизации аппаратов, мусор на орбите сам себя утилизировать не может. Все текущие проекты «по уборке» космического мусора находятся либо в разработке либо в виде идеи. Было озвучено множество идей, которые можно классифицировать следующим образом:

Лазеры

Суть в том, что уничтожать мусор с помощью лазера. Что ж, звучит фантастично.

Захват

Захват мусора с помощью сверхпрочной сети и отправка его в плотные слои атмосферы. К слову, в 2019 году британский аппарат RemoveDebris смог захватить фрагмент спутника.

Воздушные шары

Крупный шар должен оборачивать мусор, при этом увеличивая их сопротивление и ускоряя процесс входа в плотные слои атмосферы.

Буксир с солнечным парусом

Солнечный парус — это устройство, использующее давление света для приведения в движение космического аппарата. По задумке, такой аппарат будет цеплять мусор и уводить его с орбиты.

Облако вольфрама

По задумке, облако вольфрама будет медленно опускаться к Земле, попутно замедляя мусор.

Аппараты-самоубийцы

Такой аппарат должен должен буквально заталкивать опасные объекты в атмосферу, и при этом также сходить с орбиты.

Орбитальные мусоровозы

Аппарат будет собирать мусор на орбите и перерабатывать его.

Российский сборщик космического мусора, перерабатывающий космический мусор в топливо. Источник — russianspacesystems.ru

Облачные серверы от Маклауд быстрые, безопасные и не генерируют космический мусор.

Зарегистрируйтесь по ссылке выше или кликнув на баннер и получите 10% скидку на первый месяц аренды сервера любой конфигурации!

Пылающий космический мусор, возвращающийся в атмосферу, освещает небо Калифорнии

Космос и Космос|Пылающий космический мусор, возвращающийся в атмосферу, освещает небо Калифорнии

https://www.nytimes.com/2023/03/19/science/space /lights-space-debris-sacramento-sky.html

Продолжить чтение основной истории

Куски оборудования связи, сброшенного с Международной космической станции, двигались со скоростью 17 000 миль в час, создавая ночное зрелище .

Видео

Наблюдатели в Сакраменто были заворожены полосами света, осветившими ночное небо в пятницу. Пылающие обломки были списанным оборудованием связи, которое Международная космическая станция выбросила в феврале 2020 года. По словам экспертов, пятница была вызвана повторным входом пылающего космического мусора в атмосферу Земли.

В частности, горящие куски коммуникационного оборудования, которые были сброшены с Международной космической станции в феврале 2020 года, пронеслись по небу со скоростью 17 000 миль в час, сказал Джонатан Макдауэлл, астрофизик из Смитсоновского и Гарвардского центра астрофизики.

За последние пару лет орбита оборудования уменьшилась, пока не стала достаточно низкой, чтобы развалиться и сгореть.

«То, что вы видите, это несколько очень маленьких объектов, высвобождающих много энергии, очень высоко, движущихся очень быстро», — сказал он.

Выведенная из эксплуатации 700-фунтовая антенна связи, называемая Открытым комплексом межорбитальной системы связи, отправилась в космос во время полета шаттла в 2009 году. По словам доктора Макдауэлла, около 10 процентов такого оборудования может упасть на Землю небольшими частями, а не расплавиться по пути.

Оборудование упало при неконтролируемом входе в атмосферу, а это означает, что эксперты не могут предсказать, где именно приземлятся объекты. Доктор Макдауэлл сказал, что обломки, скорее всего, приземлились где-то в районе национального парка Йосемити. По его словам, пункт назначения оборудования при управляемом сходе с орбиты можно указать с помощью ракетных двигателей.

Оборудование размером с то, что создало световое шоу в пятницу вечером, возвращается в атмосферу Земли каждые несколько недель, и это происходит в течение последних 50 лет, сказал он.

«Они нечасто случаются над каким-либо конкретным местом, поэтому для людей, которые их видят, это всегда ново», — сказал доктор Макдауэлл. «Для меня это просто еще один вторник».

В Instagram пивоварня King Cong Brewing Company из Сакраменто опубликовала видео с полосами света, добавив: «Сегодня вечером он пролетел над пивоварней. Ребята, что вы думаете? #НЛО.»

Обломки, падающие ночью при ясном небе, могут создать захватывающее световое представление для наблюдателей, сказал Мориба Джа, доцент кафедры аэрокосмической техники и инженерной механики Техасского университета в Остине.

Но поскольку оборудование горит, оно может загрязнять верхние слои атмосферы, сказал он. Достигнув поверхности Земли, оборудование также может загрязнить океаны и сушу — и даже ранить людей, хотя такой сценарий случается нечасто.

Privateer, компания, соучредителем которой является доктор Джа, отслеживает около 48 000 объектов, созданных руками человека, размером от мобильного телефона до самой Международной космической станции. Но только около 10 процентов из них функционируют, сказал он.

Остальное фигня.

«Человечество не сбавляет обороты при запуске вещей в космос», — сказал он. «Я помню, что напряженный год был запуском в месяц, и в среднем сейчас мы запускаем более 12 спутников каждую неделю».

Эйприл Рубин — репортер последних новостей и член стипендии New York Times на 2022–2023 годы. @AprilMRubin

Каков риск быть пораженным падающим космическим мусором?

Загрузка

(Изображение предоставлено Getty Images)

Фабиан Цандер, 27 сентября 2022 г.

Конец пути спутника обычно заканчивается огненным спуском на Землю. Поскольку в космосе больше, чем когда-либо прежде, предсказать, где и когда они приземлятся, станет насущной проблемой.

Ранее в этом году произошло два отдельных случая, когда космический мусор возвращался на Землю в неожиданных местах.

За неконтролируемым возвращением китайской ракеты Long March 5B над Малайзией в июле последовали сообщения о некоторых частях космического корабля, обнаруженных в Новом Южном Уэльсе, Австралия. Теперь подтверждено, что они были частью миссии SpaceX Crew-1.

По мере развития космической отрасли можно с уверенностью сказать, что такие инциденты будут становиться все более частыми, и они могут представлять опасность. Но какой именно риск?

Космический мусор — оставшиеся компоненты космической системы, которые больше не нужны. Это может быть спутник, срок эксплуатации которого подходит к концу (например, Международная космическая станция, когда срок ее эксплуатации подойдет к концу в 2031 году), или части ракетной системы, выполнившие свою задачу и выброшенные.

На сегодняшний день Китай запустил три ракеты Long March 5B, и каждая из них намеренно оставлена на неконтролируемой орбите. Это означает, что не было никакого способа узнать, где они приземлятся.

Что касается обломков SpaceX, обнаруженных в Сноуи-Маунтинс, Австралия, SpaceX управляемым образом сводит с орбиты части своей ракеты и проектирует другие компоненты, которые сгорают при входе в атмосферу Земли. Но, как вы можете видеть из последних новостей, эти вещи не всегда идут по плану.

Вам также могут понравиться:

Квест по поиску мусорной свалки на орбите
Загрязнение, вызванное запуском ракет
Ракетная башня строится в тропических джунглях

Так насколько на самом деле опасен космический мусор?

Ну, насколько нам известно, только один человек пострадал от него. Лотти Уильямс, жительница города Талса в штате Оклахома, США, в 1997 году была безвредно ранена в плечо осколком. Он был размером с ее ладонь и предположительно был выпущен ракетой Delta II. Она подняла его, отнесла домой и сообщила властям на следующий день.

Однако по мере того, как все больше и больше объектов отправляются в космос и возвращаются обратно, шансы на то, что кто-то или что-то будет поражено, возрастают. Особенно это касается крупных неуправляемых объектов, таких как Long March 5B.

В 2014 году около Салинополиса, Бразилия, приземлился большой кусок космического мусора. На обломках есть логотипы космического агентства Великобритании и европейской спутниковой компании. (Фото: Getty Images) деревни в Кот-д’Ивуаре, вторая вновь вошла 9Май 2021 года, недалеко от Мальдивских островов, и третий повторный вход в этом году над Индонезией и Малайзией, при этом обломки приземлились вокруг этих островов.

Так стоит ли мне беспокоиться?

Существует множество различных оценок вероятности столкновения с космическим мусором, но большинство из них находится в диапазоне 1 к 10 000. Это вероятность того, что любой человек будет ранен в любой точке мира. Тем не менее, вероятность того, что конкретный человек будет ранен (например, вы или я), составляет порядка одного к триллиону.

Эти оценки объясняются несколькими факторами, но пока давайте сосредоточимся на одном ключевом. На изображении ниже показан орбитальный путь, которому следовала недавняя ракета Long March 5B-Y3 в течение последних 24 часов (разные объекты движутся по разным орбитальным путям), а также место ее повторного входа в атмосферу, отмеченное красным.

Как видите, ракета довольно долго находится на орбите над землей.

Космический мусор: риск столкновения

Моника Грейди

Профессор планетарных и космических наук Открытого университета

Вероятность того, что кто-то погибнет от падающего с неба космического мусора, может показаться до смешного ничтожной. Но учитывая, что мы запускаем в космос все больше спутников, ракет и зондов, нужно ли нам начинать более серьезно относиться к риску?

Исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, оценило вероятность несчастных случаев от падающих частей ракеты в течение следующих десяти лет.

В ходе исследования изучалось неконтролируемое прибытие искусственного космического мусора, такого как отработавшие ступени ракет, связанное с запусками ракет и спутников. Используя математическое моделирование наклонов и орбит частей ракеты в космосе и плотности населения под ними, а также спутниковые данные за последние 30 лет, авторы оценили, где приземляются обломки ракет и другой космический мусор, когда они падают обратно на Землю. .

Они обнаружили, что существует небольшой, но значительный риск повторного появления деталей в следующем десятилетии. Но это скорее произойдет над южными широтами, чем над северными. Фактически, исследование показало, что вероятность того, что тела ракет приземлятся на широтах Джакарты в Индонезии, Дакки в Бангладеш или Лагоса в Нигерии, примерно в три раза выше, чем у Нью-Йорка в США, Пекина в Китае или Москвы в России.

Авторы также рассчитали «ожидание потерь» — риск для жизни людей — в течение следующего десятилетия в результате неуправляемых падений ракет. Предполагая, что каждый повторный вход в атмосферу разбрасывает смертоносные обломки на площади в десять квадратных метров, они обнаружили, что в среднем существует 10-процентная вероятность одного или нескольких жертв в течение следующего десятилетия.

* Адаптировано из этой статьи из The Conversation и переиздано под лицензией Creative Commons.

В частности, на этих орбитах аппарат проводит около 20% своего времени над землей. Широкая оценка говорит нам, что 20% земли заселено, а это означает, что существует 4%-ная вероятность повторного входа Long March 5B над населенной территорией.

Это может показаться довольно высоким. Но если учесть, сколько «обитаемой земли» на самом деле покрыто людьми, то вероятность травм или гибели становится значительно меньше.

С другой стороны, вероятность повреждения имущества выше. Он может достигать 1% для любого повторного входа в атмосферу Long March 5B.

Кроме того, общий риск, связанный с космическим мусором, будет возрастать по мере увеличения количества запускаемых и возвращающихся в атмосферу объектов. Текущие планы компаний и космических агентств по всему миру предполагают еще много-много запусков.

Китайская космическая станция «Тяньгун» должна быть завершена к концу 2022 года. А Южная Корея недавно стала седьмой страной, запустившей спутник весом более тонны, и планирует расширить свой космический сектор (наряду с Японией, Россией, Индией). и Объединенные Арабские Эмираты).

Весьма вероятно, что шансы попасть под удар будут только расти (но будем надеяться, что они останутся очень низкими).

Как мы можем подготовиться?

На ум приходят два вопроса: можем ли мы предсказать возвращение обломков и что мы можем сделать, чтобы снизить риск?

Начнем с прогнозов. Может быть чрезвычайно сложно предсказать, где объект на неконтролируемой орбите снова войдет в атмосферу Земли. Общее эмпирическое правило гласит, что неопределенность предполагаемого времени входа в атмосферу будет составлять от 10% до 20% оставшегося орбитального времени.

Это означает, что объект с прогнозируемым временем входа в атмосферу через 10 часов будет иметь запас неопределенности около одного часа. Таким образом, если объект обращается вокруг Земли каждые 60-90 минут, он может попасть практически в любое место.

Улучшение этого предела неопределенности является большой проблемой и потребует значительного объема исследований. Даже в этом случае маловероятно, что мы сможем предсказать место повторного входа объекта более точно, чем в пределах 1000 км (621 мили).

Способы снижения риска

Уменьшить риск непросто, но есть несколько вариантов.

Во-первых, все объекты, выведенные на околоземную орбиту, должны иметь план безопасного ухода с орбиты в безлюдную зону. Обычно это SPOUA (необитаемый район южной части Тихого океана), также известный как «кладбище космических кораблей».

Также есть возможность тщательно спроектировать компоненты, чтобы они полностью распадались при входе в атмосферу. Если все сгорит при попадании в верхние слои атмосферы, существенного риска уже не будет.

Уже есть некоторые руководящие принципы, требующие минимизации риска космического мусора, такие как руководящие принципы Организации Объединенных Наций по долгосрочной устойчивости космической деятельности, но механизмы для них не указаны.

Кроме того, как эти рекомендации применяются на международном уровне и кто может обеспечить их соблюдение? Такие вопросы остаются без ответа.