На орбите убивает даже кусок краски: чем опасен космический мусор и как его пытаются убрать
Каждый день мы стараемся заботиться о безопасности отходов на Земле, но знали ли вы о мусоре в космосе и о том, каким он может быть опасным? Мы попытаемся объяснить, какие риски и последствия предполагает космическая грязь.
Посмотреть карту распространения космического мусора можно здесь.
Что такое космический мусор?
Космический мусор – это нерабочие искусственные объекты в космосе:
- спутники;
- отработанные ступени ракет-носителей;
- фрагменты обшивки;
- инструменты, выпавшие из рук космонавтов.
Мусор может иметь размер от нескольких метров до нескольких миллиметров. Все эти ненужные вещи летают на орбите и представляют серьезную угрозу для рабочих спутников и функционирования Международных космических станций.
Впервые ученые заговорили о масштабном загрязнении космоса еще в 1980-е годы. Тогда количество космического мусора на орбите достигло такой плотности, что пришлось учитывать этот фактор, чтобы безопасно выводить новые спутники. Проблема засорения космического пространства в теории возникла еще после запусков первых искусственных спутников Земли. Официальный статус на международном уровне проблема приобрела после того, как Генеральный секретарь ООН выступил с докладом «Влияние космической деятельности на окружающую среду» в 1993 году. Тогда особое внимание сосредоточили на том, что проблема носит международный и глобальный характер:
«Нет засорения национального околоземного космического пространства; есть засорение космического пространства Земли, одинаково негативно влияющее на все страны».
Если оценивать мусор по массе, то, по разным данным, около 85% космического мусора – это большие части ракет и разгонных блоков. Еще 12% мусора приходится на отдельные элементы конструкций, отделившихся при запуске спутников и в процессе эксплуатации. Все остальное – мелкие части и осколки, возникшие в результате столкновения.
Откуда в космосе берется мусор?
Космический мусор, как и любые отходы, – это последствия человеческой деятельности. Главной причиной засорения является запуск спутников в космос. К примеру, в 1957 году в Советском Союзе запустили первый спутник, над которым работал Сергей Королев. Этот аппарат уже не работает, но все еще летает вокруг Земли. Следовательно, в космосе остаются все спутники, которые выходят из строя и уже не функционируют, однако представляют немалую угрозу.
Кроме того, взрывы приводят к фрагментации спутников – образованию отходов маленького размера. Еще одной причиной образования космического мусора является экстремальное ультрафиолетовое излучение. Оно отрицательно влияет на покрытие космических аппаратов: отслаивает краску, после чего она отпадает и становится отдельным летательным объектом.
Также, казалось бы, смешной, но действительно серьезной причиной является потеря личных вещей астронавтов. Это довольно распространенное явление в космосе. Начал такую «традицию» первый американский астронавт, вышедший в открытый космос, Эд Уайт. Еще в 1965 году он потерял свою перчатку во время полета на Gemini 4. Астронавт Пирс Селлерс случайно потерял свой шпатель. Это произошло в 2006 году во время миссии на Международную космическую станцию.
«Это был мой любимый шпатель, – вспоминает астронавт, – только не говорите об этом моим другим шпателям».
Одна из астронавток потеряла видеокамеру, пока ремонтировала солнечную панель. У нее просто сломалась кнопка, державшая камеру.
Синдром Кесслера, и почему мусор – это опасно?
Синдром Кесслера – это теория консультанта компании NASA Дональда Кесслера. Он считает, что из-за обилия запусков космических спутников и скопления вокруг Земли космического мусора путешествия в космос вскоре станут просто невозможными.
Главная опасность заключается в «эффекте домино». Например, два объекта в космосе могут столкнуться друг с другом, что в результате приведет ко взрыву и созданию десятков обломков. Впоследствии эти же обломки создадут новые столкновения друг с другом, образуя большое количество маленьких отходов в околоземном пространстве.
Такое явление привело к быстрому скоплению остатков после космических миссий.
Перед каждым запуском спутника ученым приходится анализировать его путь и исследовать примерное количество мусора, с которым он может столкнуться. Столкновение даже с крошечным фрагментом может окончиться катастрофой. Одной из известнейших таких катастроф является трещина в иллюминаторе шаттла Challenger. В 1983 году он столкнулся с микроэлементом, в результате чего и произошла трещина. Впоследствии стало известно, что это был микроскопический кусочек краски со спутника.
10 февраля 2009 года произошел один из худших инцидентов: рабочий американский спутник «Иридиум-33» столкнулся с уже не работавшим российским «Космос-2251». Аппараты врезались на скорости 11,7 километра в секунду. В результате оба разрушились и образовали около 2 300 фрагментов. Такие ситуации происходят, поскольку мусор вращается вокруг нашей планеты со скоростью 7-8 километров в секунду, а столкновение его с другими объектами имеет скорость 10-15 километров в секунду. Это в десятки раз больше скорости пули.
Опасным космический мусор может быть и для жителей планеты. Он может свалиться на голову в прямом смысле слова. Большие части отходов могут пролететь сквозь плотные слои атмосферы и попасть на поверхность Земли.
К примеру, недавно ученые зафиксировали случай возвращения мусора из космоса на Землю. Обломки китайской ракеты Long March-5B упали в Индийский океан вблизи Мальдивских островов. В NASA говорят, что это полная безответственность Китая перед человечеством.
Кроме того, космический мусор выводит из строя искусственные спутники, которые передают на Землю ценную информацию: телефонную связь, телевидение, прогноз погоды, различные системы навигации и прочее.
Как бороться с мусором?
В настоящее время ученые из разных стран исследуют несколько способов по уборке космического мусора. Сейчас Европейское космическое агентство насчитывает около 170 миллионов частиц космических отходов, которые нужно убрать из пространства. Его совокупная масса составляет 7 500 тонн. Ученые разработали несколько методов уборки:
Гарпуны и сетки (ElectroDynamic Debris Eliminator) – спутник оснащен гарпуном и сетками. Метод прост: мусор захватывают в специальную сетку и утилизируют.
Космические воздушные шары (Gossamer Orbit Lowering Device System) – суть разработки состоит в том, чтобы отправить в космос очень большой и тонкий воздушный шар. Он будет вращать объект и увеличивать его аэродинамическое сопротивление в несколько сотен раз, вызывая его падение в атмосферу Земли.
Ледяная стена в космосе – предусматривает запуск в космос наполненной водой ракеты. В космосе воду выгружают, и она образует стену замерзшей воды. Космический мусор будет попадать в нее и благодаря этому будет сходить с орбиты.
Лазерный метод – ученые планируют запускать в космос телескопы, оснащенные подрывающим мусор лазером. Этот способ достаточно дорогой.
Есть несколько компаний, которые тестируют возможные способы по уборке мусора в космосе:
- Astroscalе – японская компания, запустившая в космос спутник для уборки космического мусора. Он оснащен специальным магнитом для притягивания металлических обломков.
- RemoveDEBRIS – британский спутник, продемонстрировавший два способа сбора мусора: с помощью специальной сетки и гарпуна.
- Clearspace-1 – европейский спутник, оборудованный специальными датчиками, обнаруживающими в космосе мусор. После этого спутник сближается с обломками и захватывает их благодаря четырем манипуляторам.
Новейший стартап на этой неделе придумали ученые из американского Университета Юта. Там предлагают сначала структурировать мусор. По внешнему виду это будет похоже на кольца Сатурна, однако не изо льда и камней, а космических отходов. Ученые протестировали технологию, манипулирующую объектами, попадающими в сферу действия магнитных полей, даже если они не содержат магнитных металлов, и нашли способ ее реализации. По мнению ученых, благодаря этому можно смещать мусор от орбиты и отправлять дальше в космос. Конечно, этот метод не дает гарантии полной очистки космоса, но поможет структурировать мусор, чтобы он не мешал рабочим спутникам.
Все космические миссии по сбору мусора в космосе пока только тестируются и не имеют значительных результатов. Одна из главных задач, которую перед собой ставят разработчики, – каталогизировать мусор. Нужно это для того, чтобы дальше основательно решать, что с ним делать и какой способ уборки наиболее действенный.
Впрочем, собирать космический мусор – маловато. Важно не производить нового
Накануне, 15 ноября, в США сообщили, что Россия проводила испытания противоспутникового оружия. Следствием этого стало образование почти двух тысяч новых обломков.
#18SPCS был подтвержден ликвидацией COSMOS-1408 (INTLDES 1982-092A, SCC 13552), который прошел на NOV 15, 2021. Tracking 1,500 possible associated pieces – analysis is ongoing. # 공식 _
— 18th Space Control Squadron (@18SPCS) November 15, 2021
Из-за таких испытаний России Международной космической станции угрожало столкновение с космическим мусором. Экипажу станции пришлось скрыться в кораблях Союза и Crew Dragon на случай, если придется срочно эвакуироваться. Кроме того, обломки угрожают и Китайской космической станции.
Таким образом, космический мусор остается актуальной и крайне опасной проблемой современности. Дальнейшее пренебрежение к космическому пространству может иметь необратимые последствия как для общества, так и для планеты в целом.
