Космический мусор: что находится на нашей орбите и не пора ли звать космических уборщиков

Прошедший 2021 год был очень важным для всего, что связано с космосом. Был запущен и успешно развернулся телескоп Джеймса Уэбба, впервые в космосе вырастили перец чили, всерьез стартовал космический туризм, и так далее. Но были и не самые удачные события. Например, Международной космической станции пришлось сместиться на 1.240 метров, чтобы избежать столкновения с космическим мусором, созданным разрушенным китайским спутником.  Также обломок с орбиты повредил роботизированную руку космической станции. И это были не единственные инциденты в этом году, когда космический мусор мог вызвать проблемы.

Впервые катастрофа, вызванная космическим мусором на орбите, произошла в 2009 году. Два спутника столкнулись на скорости, превышающей 10 км/с, и взорвались, превратившись в облако из тысяч мельчайших осколков. Участниками этого высокоскоростного космического транспортного происшествия стали вышедший из строя российский спутник Космос 2251 и рабочий американский вещательный спутник Иридиум 33. Это событие ярко продемонстрировало растущую опасность космического мусора.

В 2021 году Сеть космического наблюдения США отслеживала более 15000 объектов размерами больше 10 сантиметров. Предполагается, что на орбите находится около 200 тысяч объектов от 1 до 10 сантиметров, а тех, чьи размеры меньше сантиметра, могут быть миллионы.

Компьютерная модель распределения космических объектов в околоземном пространстве. Согласно NASA, 95 % из них — это мусор

Большинство этих объектов находится в 2 тысячах километров над поверхностью Земли, на низкой околоземной орбите. Именно там нашли свое пристанище огромное количество спутников и МКС. Конечно, пространства еще много, и даже такое количество фрагментов находится на большом расстоянии друг от друга. Однако даже мельчайшие частицы искусственного мусора могут стать проблемой из-за своей головокружительной скорости.

Космический мусор может лететь быстрее, чем пуля. Столкновения с такими крошечными и стремительными объектами оставляет вмятины и сколы на телескопах, спутниках и других объектах на орбите Земли.

Что же такое космический мусор?

Космический мусор начал скапливаться на орбите с момента запуска первого искусственного спутника Спутник 1 в 1957 году. Это событие стало началом Космической эры человечества. Но также и стало первым случаем, когда в космосе оказался мусор.

В состав космического мусора входят ступени ракет, которые выводят спутники на орбиту, и сами спутники после того, как они перестают работать. Но также среди мусора есть и более мелкие частицы и объекты, потерянные в космосе. Например, кусочки краски, оторвавшиеся от поверхности запущенных устройств, болты и гайки, мусорные пакеты, крышки от объективов камер. Где-то в космосе болтаются потерянные космонавтами отвертки и даже шпатель.

Художественное представление орбитального мусора

Загрязнение орбиты мусором за последние десятилетия резко возросло. Как после столкновения спутников в 2009 году, так и после того, как Китай в 2007 году уничтожил погодный спутник Фэнъюнь -1C в ходе испытания противоспутникового ракетного оружия. В марте 2019 года Индия также объявила об успешном испытании противоспутникового оружия, в результате чего образовалось новое облако мусора из примерно 400 обломков.

Наше небо заполняется искусственными объектами, и странам неплохо бы начать совместно решать растущую проблему, а не создавать все новые и новые мусорные облака.

Космический мусор как экологическая проблема

Загрязнение орбиты космическим мусором приводит не только к риску для космических исследований. Некоторое количество обломков, осколков и прочего мусора в конце концов сходят с орбиты и сгорают в атмосфере. Более крупные объекты могут упасть на поверхность Земли оказать пагубное воздействие на окружающую среду. Например, мусор, оставшийся после запуска с Байконура русских ракет Протон, загрязнил регион Алтая в восточной Сибири. На землю попали остатки топливных баков, в которых находились высокотоксичные остатки топлива, в частности 1,1-Диметилгидразин. Это вещество представляет собой канцероген, крайне вредоносный для растений и животных. Хотя и предполагается, что отработанные после запуска части ракет упадут только в определенной области, такой результат в полной мере практически недостижим.

Представители российских властей утверждают, что взаимосвязи между ростом заболеваний в пораженных областях и запусками ракет не существует. Местные жители однако уверены в обратном и сообщают, что в регионе существенно вырос процент онкологических заболеваний.

Откуда мы знаем, что находится на орбите?

Министерство обороны США отслеживает мусор с помощью Сети Космического Наблюдения. В их задачу входит обнаружение, отслеживание и внесение в каталог многих вращающихся на орбите искусственных объектов с помощью глобальной сети телескопов.

Объекты размером больше 10 сантиметров внесены в каталог и отслеживаются на постоянной основе. Маленькие объекты размером до 3 миллиметров обнаруживаются наземными радарами, так что ученые могут оценить количество мусора с помощью статистики. Оценить количество объектов совсем уж крошечных можно после исследования сколов и вмятин вернувшихся с низкой орбиты космических аппаратов.

Кто отвечает за космический мусор?

Главные космические государства, которые производят большинство запусков, должны нести ответственность и за оставленный ими мусор. Это Россия, США, Китай, Франция, Индия и Япония. Согласно некоторым докладам, большая часть космического мусора произведена Россией и составляет около 14.500 объектов.

События 2021 года, связанные с космическим мусором

В прошлом году было несколько опасных ситуаций, вызванных вращающимися на орбите искусственными объектами. Например, мимо МКС на достаточно близком расстоянии пролетел обломок старой ракеты, которую США запустили в 1994 году. Станции пришлось менять свой курс, чтобы избежать столкновения. Также в ноябре 2021 года с МКС чуть не столкнулся космический мусор, оставшийся после разрушенного в 2007 году китайского погодного спутника.

15 ноября 2021 года Россия проводила испытания противоспутникового оружия, в ходе которого был уничтожен русский спутник серии Целина. По данным США в результате на орбите образовалось облако, состоящее из более чем 1500 относительно крупных объектов и сотен тысяч более мелких, которые потенциально могут столкнуться с МКС.

Также в марте прошлого года перестал отвечать на запросы с Земли китайский спутник «Юньхай 1-02». И недавно американское космическое ведомство сообщило о том, что спутник оказался поврежден после столкновения с обломком, образовавшемся после запуска российского разведывательного спутника «Космос 2333».

Можно ли убрать космический мусор?

Космический мусор, который находится на орбите ниже 600 километров, через несколько лет упадет обратно на Землю. Однако те объекты, что вращаются на высоте более тысячи километров, по данным NASA там и останутся на сто лет и больше.

Разрабатываемые проекты по контролю космического мусора часто звучат так,  словно вышли прямиком из научно-фантастического романа. Например, японское космическое агентство проводило тесты электронной космической плети, которая может разворачиваться в длину примерно на 700 метров. На конце этой плети размещен груз весом в 20 килограмм. Предполагается, что этот космический хлыст может сбивать мусор с орбиты, чтобы он в дальнейшем сгорел в земной атмосфере.

Компьютерная модель японского «космического хлыста»

И это не единственный рассматриваемый вариант. Другие предложения включают в себя гигантские магниты, гарпуны и сети, с помощью которых можно безопасно спустить вниз мусорные облака. Многие страны пытаются подойти к проблеме с другой стороны, стараясь сделать так, чтобы для каждого отправленного на орбиту объекта был разработан четкий план завершения его рабочего цикла.

Что собираются делать с космическим мусором в ближайшем будущем?

Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) и Европейское космическое агентство (ESA) планируют запустить проекты по очистке космического мусора.

Первая фаза «космической уборки», которую JAXA разрабатывает совместно с Astroscale, запланирована на 2023 год. Сначала на орбиту запустят спутник, с помощью которого тщательно изучат ситуацию на орбите. «Космическая уборка» — дело непростое и недешевое. Для запуска аппарата и орбитальных операций потребуется много топлива, и это помимо прочих расходов. И на все про все будет всего одна попытка.
Ко второй фазе, а именно к самой уборке, планируют приступить не ранее 2025 года. Японцы собираются убрать с орбиты отработанную первую ступень своей ракеты.

Демонстрация первой фазы японского проекта по очистке мусора

ESA вместе со швейцарским стартапом ClearSpace собирается приступить к своему этапу очистки в 2025 году. Миссия называется ClearSpace-1. В ходе выполнения этой миссии робот с четырьмя манипуляторами должен захватить отработанную ступень ракеты Европейского космического агентства Vega, которая была запущена в 2013 году. Этот объект находится на 800 километрах над поверхностью земли и весит около 100 килограмм. Далее робот вместе с захваченной ступенью начнет спуск вниз, после чего оба объекта сгорят в атмосфере.

Эти два проекта — несомненно капля в море, и не решают проблему в целом. Но как минимум это начало. Рано или поздно человечеству придется подойти к вопросу космического мусора на более глобальном уровне. И остается только надеяться, что до этого не случится какого-либо серьезного происшествия.

Читайте также:

Плюс 10 миллионов тонн: экологи посчитали коронавирусный мусор

Электронный мусор на Земле скоро будет весить больше Великой Китайской стены