На арбіце Зямлі сапраўдны сметнік: амаль кожны другі аб’ект у космасе ўжо ператварыўся ў смецце

Тысячы абломкаў старых ракет і неактыўных спадарожнікаў носяцца вакол планеты з велізарнай хуткасцю, пагражаючы касмічным апаратам і будучым экспедыцыям. Хто ў лідарах і што можна зрабіць, каб ачысціць арбіту?

Ілюстрацыйны малюнак, створаны з дапамогай штучнага інтэлекту

Паводле новай справаздачы інжынернай кампаніі Accu, амаль палова ўсіх вядомых аб’ектаў на арбіце цяпер фактычна лічыцца касмічным смеццем.

Даследаванне грунтуецца на даных амерыканскай сеткі касмічнага назірання Space Surveillance Network і базы даных Space-Track.

Як адзначаецца ў справаздачы, з 33 269 аб’ектаў, якія цяпер адсочваюцца вакол Зямлі, 17 682 — гэта спадарожнікі, яшчэ 2396 — адпрацаваныя ракетныя ступені, 12 550 — фрагменты смецця, а 641 аб’ект застаецца неідэнтыфікаваным.

Такім чынам, пішуць аўтары, амаль 47% усіх аб’ектаў на арбіце ўжо можна лічыць касмічным смеццем. Пры гэтым рэальная доля неактыўных або некантраляваных аб’ектаў, верагодна, яшчэ большая, бо многія спадарожнікі даўно перасталі працаваць. Фактычна амаль палова ўсяго, што круціцца вакол Зямлі, ужо не мае ні кантролю, ні практычнай карысці.

Не ўсе аб’екты на арбіце аднолькава небяспечныя. Буйныя фрагменты — напрыклад, адпрацаваныя ракетныя ступені — адносна лёгка адсочваць і пры неабходнасці абыходзіць. Значна большую пагрозу ўяўляюць дробныя абломкі.

Такія фрагменты цяжэй заўважыць, але менавіта яны часцей за ўсё могуць уразацца ў дзейныя спадарожнікі. Нават маленькі кавалак металу пры касмічных хуткасцях — прыкладна 28 000 км/г — здольны сур’ёзна пашкодзіць апарат або цалкам вывесці яго з ладу.

У 2016 годзе ў акно модуля Cupola на Міжнароднай касмічнай станцыі трапіў фрагмент памерам усяго некалькі тысячных міліметра. Ён пакінуў на шкле кратар шырынёй каля шасці міліметраў.

Пры гэтым сітуацыя працягвае пагаршацца. Колькасць запускаў у космас расце, а абломкі назапашваюцца хутчэй, чым іх паспяваюць выдаляць з арбіты.

Паводле справаздачы, цяпер на кожныя дзесяць спадарожнікаў у космасе прыпадае прыкладна сем фрагментаў смецця.

Хто ўносіць найбольшы ўклад?

Касмічнае смецце размеркавана паміж краінамі вельмі нераўнамерна. Паводле справаздачы, з 12 550 вядомых фрагментаў абломкаў на арбіце 96% (12 041 фрагмент) прыпадае на тры суб’екты: Кітай, краіны былога СНД і ЗША. Кітай стварыў 34% смецця, а ЗША і СНД — прыкладна па 31%.

Краіны, якія стварылі больш за ўсё касмічнага смецця на арбіце Зямлі. Крыніца: accu.co.uk

Вялікая доля кітайскага касмічнага смецця звязаная з выпрабаваннем супрацьспадарожнікавай ракеты, якое Кітай правёў у 2007 годзе. Тады быў знішчаны адзін са старых кітайскіх спадарожнікаў, а выбух стварыў велізарную колькасць абломкаў. Гэтая падзея лічыцца адной з самых маштабных катастроф касмічнай эры паводле колькасці ўтворанага смецця.

У выпадку краін былога СНД асноўная частка абломкаў назапасілася за дзесяцігоддзі савецкіх і расійскіх касмічных запускаў.

ЗША ж апынуліся сярод галоўных крыніц смецця не толькі праз маштабную касмічную праграму, але і праз буйную аварыю 2009 года. Тады неактыўны расійскі спадарожнік «Космос-2251» сутыкнуўся з дзейным амерыканскім спадарожнікам Iridium 33. Пасля сутыкнення на арбіце засталіся тысячы фрагментаў, многія з якіх будуць круціцца вакол Зямлі яшчэ дзесяцігоддзямі.

Паводле амерыканскай сістэмы касмічнага назірання, нават больш чым праз дзесяць гадоў пасля той аварыі на арбіце ўсё яшчэ застаюцца сотні абломкаў абодвух спадарожнікаў.

Частка абломкаў паступова губляе вышыню і згарае ў атмасферы, але гэты працэс займае гады. І нават пасля знішчэння праблема не знікае цалкам. Металы накшталт алюмінію, медзі і літыю выпараюцца пры ўваходзе ў атмасферу, аднак іх дробныя часціцы застаюцца ў верхніх пластах паветра. Навукоўцы ўжо падазраюць, што гэта можа негатыўна ўплываць на азонавы слой.

Што рабіць?

На фоне росту інвестыцый у касмічную галіну актыўна развіваецца канцэпцыя «актыўнага выдалення смецця» (Active Debris Removal). Пры гэтым глабальных праграм па ачыстцы арбіты пакуль амаль няма.

Адным з найбольш перспектыўных рашэнняў лічацца місіі па захопе абломкаў. Напрыклад, праект ClearSpace-1 Еўрапейскага касмічнага агенцтва, запуск якога запланаваны на 2029 год, будзе выкарыстоўваць спецыяльныя робаты-маніпулятары, каб захапіць і звесці з арбіты аб’ект вагой 94 кг.

Іншыя праекты прапануюць выкарыстоўваць так званыя электрадынамічныя тросы. Яны будуць узаемадзейнічаць з магнітным полем Зямлі і паступова тармазіць абломкі, прымушаючы іх сыходзіць з арбіты без выкарыстання паліва.

Яшчэ адзін варыянт — спецыяльныя «ветразі». Гэта тонкія раскладныя канструкцыі, якія павялічваюць супраціўленне ў верхніх пластах атмасферы і дапамагаюць старым спадарожнікам хутчэй падаць на Зямлю і згараць.

Існуюць і больш незвычайныя канцэпцыі. Напрыклад, касмічныя гарпуны для захопу буйных абломкаў або магнітныя сістэмы стыкоўкі. Таксама даследуюцца «лазерныя венікі» — магутныя лазеры на Зямлі або ў космасе, якія могуць злёгку змяняць траекторыю смецця, паступова выводзячы яго з арбіты.

Паралельна касмічныя агенцтвы спрабуюць хаця б запаволіць рост праблемы. Напрыклад, спадарожнікі ў канцы службы цяпер імкнуцца «абясшкоджваць» — скідваць рэшткі паліва і адключаць сістэмы, каб пазбегнуць выбухаў. Акрамя таго, многія рэгулятары патрабуюць, каб пасля завяршэння місіі апараты пакідалі арбіту не пазней чым праз 25 гадоў. Некаторыя краіны ўжо прапануюць скараціць гэты тэрмін да пяці гадоў. Інжынеры таксама працуюць над матэрыяламі, якія будуць поўнасцю згараць пры ўваходзе ў атмасферу.

Перашкоды

Нягледзячы на тэхналагічны прагрэс, на шляху да «чыстага космасу» стаяць сур’ёзныя перашкоды. Па-першае, гэта велізарны кошт: выдаленне нават аднаго аб’екта каштуе каласальных грошай, а такіх аб’ектаў — дзясяткі тысяч.

Па-другое, існуюць юрыдычныя складанасці, бо паводле міжнароднага права кожны абломак застаецца ўласнасцю краіны, якая яго запусціла, што абмяжоўвае сумесныя дзеянні. Акрамя таго, існуе праблема «падвойнага прызначэння»: тэхналогія, здольная прыбраць стары спадарожнік, можа быць выкарыстана як касмічная зброя для перахопу чужых дзеючых апаратаў.

У выніку, пакуль тэхналогіі і прававыя нормы толькі распрацоўваюцца, арбіта становіцца ўсё больш перапоўненай, а рызыка сутыкненняў няўхільна расце. Паводле ацэнак Accu, над галовамі людзей цяпер знаходзіцца каля 15,5 тысячы тон касмічнага смецця — прыкладна столькі ж важаць 40 вялікіх пасажырскіх самалётаў Jumbo Jet. І гэтая маса працягвае павялічвацца з кожным годам.

Каментары да артыкула