Насколько опасен космический мусор? |
Архивное аудио
ЗагрузитьУченые бьют тревогу – околоземное пространство превращается в бескрайнюю мусорную свалку. По данным специалистов НАСА, на орбите Земли находится более 23 тысяч фрагментов космических аппаратов размером более 10 сантиметров. Какую опасность и для кого представляют эти обломки?
На этот вопрос мы попросили ответить Председателя Постоянного комитета по статусу соглашений по космосу Международного института космического права, кандидата юридических наук Андрея Терехова.
*****
АТ: Космический мусор – это все то, что было запущено в космос человеком, но перестало приносить какую-либо пользу. По мнению некоторых экспертов, сейчас в космосе, в общем, находятся 300 тысяч или даже более объектов искусственного происхождения общей массой, примерно, пять тысяч тонн.
НТ: В последнее время много говорят о том, что космический мусор представляет реальную угрозу для человечества на Земле и в космосе. Вы согласны?
АТ: Короткий ответ – да, согласен. Хотя следует понимать, что ту опасность, которую представляет космический мусор, следует различать. Для поверхности Земли, для людей, проживающих на Земле, для наземных объектов такая опасность не очень велика, поскольку, к счастью, Земля окружена атмосферой, и воздух, воздушные пространства представляют собой прекрасную защиту от космического мусора. Подавляющее большинство космических объектов, отслуживших свой срок и сошедших с орбиты, а также их фрагментов, обломков сгорает при входе в плотные слои атмосферы и поэтому не достигают поверхности Земли. Как многие слушатели знают, крупные объекты, например, вышедшие из употребления космические станции, нередко достигают Земли при возвращении.
Надо отметить, что такие случаи бывали. В 1983 году маленькая песчинка примерно всего в 0,2 мм в диаметре оставила серьезную трещину на иллюминаторе американского шаттла. Всего, по подсчетам специалистов, за время полетов космических кораблей многоразового использования, т.
Photo Credit
Космос. Фото ЮНЕСКО
Интервью
Окружающая среда
Репортажи
Свалка на орбите: почему космический мусор становится все опаснее
Миллионы рукотворных обломков угрожают работе спутников и МКС, но за последние годы появились технологии, которые позволят провести генеральную уборку околоземного пространства29 апреля ракета-носитель «Чанчжэн-5B» (она же Long March 5B) вывела на орбиту базовый блок новой китайской орбитальной станции.
Но затем произошло непредвиденное. Вторая ступень ракеты массой в несколько сотен килограммов стала снижаться по нерасчетной траектории. Управлять ею было невозможно — на борту просто не было подходящих систем.
Специалисты могли только предполагать, где объект войдет в атмосферу и долетят ли раскаленные обломки до поверхности Земли. Радары «Роскосмоса» и NASA непрерывно следили за падающим блоком ракеты, но никакой возможности повлиять на ситуацию не было. 9 мая злополучная ступень сгорела над Индийским океаном. Но всегда ли будет так везти?
Замусоренная ВселеннаяВ учебниках географии середины XX века писалось, что ресурсы Мирового океана практически неисчерпаемы. Вряд ли кому-то приходило в голову, что пластиковые бутылки или одноразовые зажигалки могут стать проблемой для необозримых водных просторов.
А сегодня в северной части Тихого океана можно полюбоваться целым континентом мусора, раскинувшимся на сотни тысяч квадратных километров. Осваивая безграничные, казалось бы, орбитальные пространства, человечество снова недооценило свою способность пачкать и засорять.
Космическим мусором считаются любые рукотворные космические объекты, уже не служащие никакой полезной цели. Самые большие из них — отслужившие свой срок многотонные спутники. Самые миниатюрные — кусочки краски, отколотые от космических аппаратов микрометеоритами.
Все фрагменты космического мусора в околоземном пространстве размером более 10 сантиметров отслеживаются и заносятся в каталоги. Объекты с габаритами в несколько сантиметров или хотя бы миллиметров тоже могут быть замечены радарами, но полного их перечня не существует, только статистические оценки.
По подсчетам экспертов NASA, у нас над головой кружит 23 000 фрагментов космического мусора размером более десяти сантиметров, 500 000 — от одного до десяти сантиметров и 100 млн — от одного миллиметра до сантиметра.
Общая масса этой космической свалки превышает 8000 тонн.
Регулировщик на орбите: как стартап из Калифорнии предотвращает космические ДТП
Под ударом из космосаУже полвека фрагменты космического мусора размером более 10 см входят в атмосферу Земли каждый день. Почти всегда они при этом полностью сгорают. Лишь крупные спутники, космические корабли и орбитальные станции достаточно массивны, чтобы часть раскаленных обломков достигла поверхности планеты. Их траектории просчитывают заранее, чтобы эти рукотворные метеориты падали на так называемом кладбище космических кораблей. Оно находится в удаленном от берегов и закрытом для судоходства районе Тихого океана. Именно там нашли свой последний приют многие орбитальные станции, в том числе прославленный «Мир» и космические грузовики, загруженные отходами жизнедеятельности космонавтов.
Здесь же в свое время упокоятся и остатки МКС.
Правда, иногда возникает нештатная ситуация, и аппарат снижается по нерасчетной траектории. Так и случилось с верхней ступенью «Чанчжэн-5B», а до этого — с первой китайской орбитальной станцией «Тяньгун-1». В этом случае обломки теоретически могут упасть куда угодно.
Остатки «Тяньгун-1» в 2018 году рухнули в океан, но такие инциденты случались и над сушей. В 1979 году в Австралии упали фрагменты принадлежащей США орбитальной станции Skylab, в 1991 году в Аргентине — советской станции «Салют-7». Однако и тогда человечество отделалось легким испугом.
Дело в том, что большая часть поверхности планеты совершенно безлюдна: 70% ее покрыто водой, более 20% составляют пустыни, включая полярные, а есть еще тундра, горы, тайга… Крайне маловероятно, чтобы космический гость, будь он творением человека или природы, упал так неудачно, чтобы причинить кому-либо вред.
Поэтому неудивительно, что космический мусор еще ни разу не привел к человеческим жертвам.
Правда, в 2007 году обломок сошедшего с орбиты российского спутника едва разминулся с самолетом. Впрочем, авиакомпания была предупреждена о месте и времени предполагаемого падения еще за две недели до этого происшествия.
Что до материального ущерба, то самый серьезный инцидент был связан с советским спутником «Космос-954». В 1978 году контроль над аппаратом был внезапно потерян, и операторы не смогли предотвратить падение. Дождь обломков над безлюдными просторами Северной Канады обошелся бы без последствий, не будь «Космос-954» оборудован ядерным реактором. Операция по ликвидации радиоактивного загрязнения растянулась на много месяцев. Канада предъявила СССР счет на более чем 6 млн канадских долларов, из которых было выплачено 3 млн.
Итак, опасности получить удар по голове каким-нибудь болтом от спутника практически нет.
И даже если произойдет инцидент, он вряд ли затронет населенные территории.
Привет из зазеркалья: есть ли в космосе антизвезды
Выжить на орбитеА вот ситуация с безопасностью самих космических аппаратов далеко не так безоблачна. Известно как минимум о трех случаях столкновения спутников с космическим мусором, после чего они были выведены из строя. Поскольку количество запускаемых спутников непрерывно растет, эти происшествия вряд ли были последними.
Самое нашумевшее орбитальное ДТП произошло в 2009 году, когда в действовавший спутник связи Iridium 33 врезался нефункционирующий аппарат «Космос-2251». В результате оба объекта разлетелись на множество обломков.
Дело в том, что как действующие спутники, так и космический мусор движутся по низкой околоземной орбите со скоростью 7–8 км/с, то есть в несколько раз быстрее пули.
При этом даже миллиметровый обломок металла превращается в убийственный снаряд.
Подобные происшествия угрожают и космонавтам. Примерно раз в год орбиту МКС приходится менять, чтобы избежать столкновения с очередным фрагментом мусора.
Беззащитные перед космосом: десятиметровый астероид прошел над Землей незамеченным ниже МКС
Там, где не сорятСегодня космические агентства России, США, Китая, Японии и Франции, а также Европейское космическое агентство (ЕSА) официально придерживаются принципов, которые кратко можно выразить так: «Мы больше не будем захламлять космос». При ООН существует Межагентский координационный комитет по космическому мусору — своего рода площадка для координации усилий разных игроков.
Правда, реальные действия некоторых космических держав не всегда соответствуют благозвучным декларациям. Так, в 2007 году Китай испытал противоспутниковое оружие на собственном выведенном из эксплуатации метеоспутнике Fengyun-1C. Аппарат разрушился на тысячи фрагментов, пополнивших собой «орбитальную свалку».
Как же человечество борется с превращением в космический мусор спутников, которые, кстати, запускаются сотнями в год? Есть две стратегии — для низкой околоземной орбиты и для высокой геостационарной.
Околоземные спутники после окончания эксплуатации переводятся на низкие «самоубийственные» орбиты. Заметим, что даже на высоте 600 км остатки воздуха достаточно сильно тормозят аппарат, чтобы всего через несколько лет он вошел в плотные слои атмосферы и сгорел. Такая судьба давно постигла бы и МКС, находящуюся в 400 км над Землей, если бы ее орбиту регулярно не поднимали.
Однако большая часть обломков кружит на высоте 750–1000 км, а здесь объект может существовать веками и тысячелетиями. Так что важно вовремя спустить спутник пониже, чтобы он не провел эти века в качестве мусора.
Совсем по-другому борются с засорением геостационарной орбиты, расположенной в 36 000 км над Землей. Это слишком далеко, чтобы аппараты проделывали обратный путь до Земли ради очистительного огня атмосферы. Поэтому обычно их просто уводят на так называемую орбиту-кладбище. Она неудобна для работающих спутников, поэтому на ней и складируют будущий космический мусор.
Искатель жизни: чем уникальна новая марсианская миссия
В космос со швабройОднако перестать сорить — только полдела.
Многие эксперты уверены, что количество космического мусора будет расти как снежный ком, даже если человечество больше не выведет на орбиту ни одного аппарата. Ведь каждый новый обломок, порожденный очередным космическим столкновением, в свою очередь превращается в «пушечное ядро» и может стать участником новых столкновений.
Это значит, что в космосе необходима уборка. И чем раньше мы сведем с востребованных орбит отслужившие свое спутники, тем меньше у нас будет проблем с нарастающей лавиной обломков.
Разрабатывается множество проектов по уборке космического мусора. Впрочем, основных подходов к устройству космического веника всего два. Во-первых, можно тормозить фрагменты мусора лучом лазера или струей плазмы. Тогда они потеряют скорость, перейдут на более низкую орбиту и сгорят в атмосфере. Правда, подобные технологии пока испытывались только в земных лабораториях.
Во-вторых, аппарат-уборщик может прикрепляться к отработавшим спутникам и сходить с орбиты вместе с ними. Этакое самопожертвование ради чистоты космоса.
Между прочим, некоторые технологии механического захвата мусора уже прошли первые испытания на орбите. В 2018 году спутник RemoveDEBRIS, разработанный в Университете Суррея и запущенный астронавтами с МКС, поочередно опробовал два способа ловли космического мусора. Он успешно зацепил его гарпуном и поймал сетью. Правда, в этих тестах использовались специально выпущенные в космос объекты. Испытания на реальном космическом мусоре — дело будущего.
RemoveDEBRIS — это исследовательский проект, но космическая уборка уже стала предметом коммерции. Первым в истории контрактом на удаление космического мусора стал договор между Европейским космическим агентством и швейцарским стартапом ClearSpace. Исполнитель обязался разработать и построить робота-уборщика ClearSpace-1, который должен быть запущен в 2025 году.
Цель этой пробной миссии — сжечь в атмосфере Земли один-единственный фрагмент космического мусора. Эта честь выпала отработанному элементу ракеты Vega, запущенной в 2013 году. Он представляет собой стокилограммовый полый конус, обращающийся вокруг Земли на высоте около 800 км.
Планируется, что ClearSpace-1 захватит «жертву» четырьмя манипуляторами. Крепко сцепившись с ней, чистильщик-камикадзе возьмет курс на самоуничтожение в атмосфере Земли.
Заметим, что ЕSА собирается заплатить за эту услугу €86,2 млн. Эта сумма сравнима со стоимостью запуска на орбиту нового спутника. Вот уж поистине королевский гонорар для любой уборщицы.
Вселенную лихорадит: температура космоса выросла в несколько раз и чем это может грозить
Покончить с расточительностьюЕсть и еще один аспект проблемы.
Спутники приходится запускать так часто, потому что до сих пор на орбите невозможны ни их дозаправка, ни сколь угодно мелкий ремонт. Немыслимо бросить автомобиль и купить новый, если у него просто закончился бензин или пробита шина. Но с космическими аппаратами стоимостью в сотни миллионов долларов поступают именно так. Само собой, эти брошенные спутники превращаются в космический мусор, а вслед за ними приходят новые, чтобы уже через 10–15 лет тоже пополнить собой космическую свалку.
Ситуация начала меняться с запуском проекта Mission extension vehicle (MEV), реализуемого Northrop Grumman Corporation и ее дочерней компанией SpaceLogistics LLC. Обычно спутники выводятся из эксплуатации не потому, что бортовые системы вышли из строя, а после завершения запасов топлива — нельзя корректировать орбиту и поддерживать нужную ориентацию в пространстве. Аппарат MEV стыкуется с таким спутником и берет эти функции на себя, фактически играя роль буксира.
Это позволяет эксплуатировать спутник еще несколько лет, отсрочив его превращение в космический мусор. А после завершения миссии MEV может увести подопечного на орбиту-кладбище, где его разрушение не будет никому угрожать.
У Northrop Grumman есть контракт с телекоммуникационным гигантом Intelsat, под управлением которого находится 50 спутников связи на геостационарной орбите. На сегодняшний день аппараты серии MEV успешно продлили эксплуатацию уже двух спутников. Первая стыковка состоялась 25 февраля 2020 года. Она стала не только первым случаем продления жизни спутника, исчерпавшего топливо, но и вообще первой стыковкой коммерческих космических аппаратов. Вторая «спасательная операция» состоялась 12 апреля 2021-го.
MEV не позиционируется как уборщик мусора, его дело — продлевать эксплуатацию действующих аппаратов. Но, по заявлениям разработчиков, он может стыковаться со спутниками всех основных типов.
А значит, теоретически его можно использовать и в качестве чистильщика.
Продление работы существующих спутников, заблаговременное сведение их с орбиты и уборка уже существующего мусора — три кита, на которых должна опираться чистота околоземного пространства. На этом пути еще многое предстоит сделать. Но шаг за шагом в космос приходит земной подход к экологии и логистике. Возможно, именно в этом и состоит настоящее освоение космического пространства.
Мнение редакции может не совпадать с позицией автора
Космические деньги: почему бизнесмены инвестируют в безвоздушное пространство
8 фотоСколько времени потребуется космическому мусору, чтобы сгореть? Вот полезная таблица
Если бы Римская империя смогла запустить спутник на относительно высокую низкую околоземную орбиту — скажем, на высоту около 1200 км (750 миль), — только сейчас этот спутник был бы близок к падению на Землю.
И если бы динозавры запустили спутник на самую дальнюю геостационарную орбиту — 36 000 км (23 000 миль) или выше — он мог бы все еще находиться там сегодня.
В то время как мы *действительно* запускали спутники только с 1957 эти примеры показывают, как долго объекты могут оставаться на орбите. В связи с растущей проблемой накопления космического мусора на околоземной орбите многие эксперты годами подчеркивали, что спутниковые операторы должны выяснить, как ответственно утилизировать заброшенные спутники в конце их жизненного цикла.
Европейское космическое агентство (ESA) и Управление Организации Объединенных Наций по вопросам космического пространства (UNOOSA) совместно создали новую инфографику, показывающую, сколько времени потребуется спутникам на разных высотах, чтобы естественным образом вернуться на Землю.
Авторы и права: ESA & UNOOSA В то время как естественный процесс схода с орбиты может быть относительно быстрым для спутников, летящих на малых высотах (менее 25 лет), для спутников, запущенных на орбиты в десятках тысяч километров, он может занять тысячи лет до их возвращения.
Гравитация мало влияет на возвращение спутника на Землю. Самым большим фактором, влияющим на снижение орбиты спутников, является величина сопротивления, с которым они сталкиваются из атмосферы Земли. Спутник может оставаться на одной и той же орбите в течение длительного периода времени, поскольку гравитационное притяжение Земли уравновешивает центробежную силу, с которой спутники сталкиваются на орбите. Для спутников, находящихся на орбите вне атмосферы, отсутствует сопротивление воздуха, и поэтому, согласно закону инерции, скорость спутника постоянна, что приводит к стабильной орбите вокруг Земли в течение многих лет.
«Если мы посмотрим на нашу статистику, у нас будет около 300 объектов в год, возвращающихся на Землю и сгорающих в атмосфере», — сказала Франческа Летиция, инженер по космическому мусору из ЕКА, в подкасте о космическом мусоре. «Ниже 500 км из-за влияния атмосферы космический корабль может вернуться в течение 25 лет. На высоте 800 км над Землей потребуется около 100-150 лет, чтобы вернуться на Землю».
Летиция сказала, что самый большой риск для старых спутников, которые в настоящее время не работают, — это риск, который они представляют для взрыва и создания большего количества фрагментов, или для столкновения с другими спутниками и либо повреждения или разрушения, а также создания дополнительных объектов на околоземной орбите.
Подробно: вот что происходит с космическими кораблями, когда они возвращаются в атмосферу Земли
Это означает, что когда мы запускаем спутники в космос, мы должны учитывать, как они будут удалены в конце своей жизни, или же область вокруг Земли будет заполнен старыми, неработающими космическими кораблями, которым грозит столкновение, взрыв и почти неизбежное образование огромного количества космического мусора.
Дальнейшее чтение: ESA
Нравится:
Нравится Загрузка…
Падает ли космический мусор с неба?
Да, это так! В среднем ежегодно в атмосферу Земли попадает от 200 до 400 отслеживаемых объектов.
Это примерно по одному в день! К счастью, люди редко страдают от падений с неба (из космоса). Во многом это игра с числами. Человеческое население живет на небольшом проценте от общей площади поверхности Земли. Таким образом, любые объекты, которые не сгорают и не распадаются при входе в атмосферу, скорее всего, упадут в океан (который покрывает более 70% поверхности Земли) или на малонаселенную территорию суши.
Сеть наблюдения за космическим пространством США, управляемая Объединенным командованием функционального компонента по космосу, входящим в состав ВВС США, в сотрудничестве с Управлением программы НАСА по орбитальному мусору оценивает, что в настоящее время на орбите Земли находится более 170 миллионов фрагментов космического мусора. . Большинство из них крошечные (менее 1 мм), но примерно 30 000 из них больше мяча для софтбола. Только около 1000 из них являются настоящими космическими аппаратами.
Космический мусор — это совокупность вышедших из строя искусственных объектов в космосе, таких как старые спутники, отработавшие ступени ракет и фрагменты от распада, эрозии и столкновений.
Эти предметы отслеживаются сетью космического наблюдения (SSN). Эта сеть состоит как из наземных датчиков, таких как радары и телескопы, так и из космических систем. Эта сеть имеет множество применений, включая знание орбит космического мусора, а также обеспечение соблюдения космических договоров.
Несмотря на свои размеры, даже самые маленькие объекты, некоторые из которых не могут быть обнаружены датчиками, могут быть опасны для беспилотных и пилотируемых космических аппаратов. Это потому, что они вращаются на очень высоких скоростях. Это быстрее пули, а это значит, что обломки могут легко пробить защитное покрытие на спутниках или космических кораблях.
Хотя космический мусор редко беспокоит людей на Земле, нашим спутникам в небе часто приходится избегать его опасного пути.
NOAA / НАСА Спутник АЭС Суоми избежал лобового столкновения на скорости 35 000 миль в час
Например, в спокойное в остальном воскресенье в сентябре 2014 года команда миссии Суоми АЭС отслеживала возможное близкое приближение обломков (который, как было установлено, находился между 4 дюйма и 3,3 фута в диапазоне размеров).
Команда определила, что небольшой объект космического мусора двигался со скоростью почти 17 000 миль в час прямо к АЭС Суоми. Они подсчитали, что, если не принять никаких мер, во вторник, 30 сентября, спутник, скорее всего, промахнется всего на 300 футов. С учетом этого решение было принято в 13:30. в понедельник, 29 сентября, для Центра спутниковых операций NOAA, или NSOF, в Сьютленде, штат Мэриленд, для перемещения АЭС Суоми.
«Поскольку АЭС Суоми движется с той же скоростью, что и обломки, если бы произошло столкновение, оно произошло бы на общей скорости почти 35 000 миль в час. Это было бы катастрофой не только для спутника, но и привело бы к в тысячах новых обломков», — сказал Гарри Соломон, руководитель миссии NOAA/NASA Suomi NPP.
С момента запуска АЭС Суоми в октябре 2011 года она успешно выполнила несколько маневров по снижению риска, чтобы избежать космического мусора!
Примечание для программ чтения с экрана: на этой странице для области содержимого используется IFrame, и программа чтения с экрана может не увидеть его на этом веб-сайте.
Для чтения с экрана перейдите непосредственно на целевую страницу IFrame, выбрав
https://www.youtube.com/embed/IOwv1j-fUbo.
Столкновения спутников в открытом космосе
По данным НАСА, произошло только три крупных столкновения, приведших к катастрофе из-за космического мусора. Первый произошел в 1996, когда французский военный разведывательный спутник Cerise застрял в обломках французской ракеты, взорвавшейся десятилетием ранее. В 2007 году Китай запустил ракету, предназначенную для уничтожения старого метеорологического спутника, которая успешно поразила и добавила на орбиту Земли 3000 фрагментов космического мусора. А в 2009 году произошло первое столкновение двух неповрежденных спутников, когда американский Иридиум 33 взорвался после того, как с ним столкнулся почивший российский Космос-2251 на скорости более 26 000 миль в час. В результате образовалось более 2000 фрагментов космического мусора, один из которых прошел рядом с Международной космической станцией в марте 2012 года, когда экипаж укрылся в двух пристыкованных космических кораблях «Союз», пока не прошел мусор.