В последние десятилетия учёные всерьёз задумались над проблемой засорённости околоземного пространства. Ими было введено понятие «космический (или орбитальный) мусор». Под ним подразумеваются «все искусственные объекты и их фрагменты в космосе, которые уже неисправны, не функционируют и никогда более не смогут служить никаким полезным целям, но являющиеся опасным фактором воздействия на функционирующие космические аппараты, особенно пилотируемые».
Модель Кесслера
В настоящее время, по разным оценкам, в районе низких околоземных орбит (НОО) вплоть до высот около двух тысяч километров находится до пяти тысяч тонн техногенных объектов.
На основе статистических оценок компетентные специалисты делают вывод, что общее количество объектов подобного рода (поперечником более одного сантиметра) может достигать ста тысяч. Из них только порядка десяти процентов (около девяти тысяч объектов) обнаруживаются, отслеживаются и каталогизируются наземными радиолокационными и оптическими средствами, и только шесть процентов отслеживаемых объектов - действующие.
Примерно двадцать два процента объектов прекратили функционирование, семнадцать процентов представляют собой отработанные верхние ступени и разгонные блоки ракет-носителей, и около пятидесяти пяти процентов - отходы, технологические элементы, сопутствующие запускам, а также обломки взрывов.
Ещё тридцать лет назад специалист NASA Кесслер разработал модель дальнейшего спонтанного загрязнения космического пространства. Модель предполагала, что при достижении числа космических обломков критической величины столкновения отдельных единиц разлетающиеся осколи будут нутэкспоненциально увеличивать мусорную «группировку».
Сегодня этот сценарий стал грустной реальностью. Следует отметить, что наиболее засорены те области орбит вокруг Земли, которые чаще всего используются для работы космических аппаратов. Это низкие околостационарные орбиты,
геостационарная орбита (ГСО) и солнечно-синхронные орбиты (ССО).
Международные эксперты пришли к выводу, что наибольший вклад в формирование космического мусора внёс Китай. На его долю приходится 40 процентов, на втором месте США (27,5 процента), третье место удерживает Россия (25,5 процента). Все остальные страны внесли свою лепту в засорение космоса на семь процентов.
Учёные опасаются, что через тридцать лет ближний космос будет настолько засорён, что станет непригодным для полётов. Особенно это касается геостационарных орбит, на которых отработанные спутники сохраняются практически вечно.
Серьезные аварии
Вследствие огромного запаса кинетической энергии столкновение элементов космического мусора с действующим космическим летательным аппаратом может повредить его или даже вывести из строя. Так, в 1983 году металлический фрагмент (менее одного миллиметра в диаметре) оставил серьёзную трещину на иллюминаторе американского «Шаттла».
В июле 1996 года на высоте около шестисот километров французский спутник столкнулся с фрагментом третьей ступени французской ракеты Arian. В результате образовалось не менее сотни обломков разной величины.
В 2001 году Международная космическая станция (МКС) едва не столкнулась с семикилограммовым техническим прибором, утерянным американскими астронавтами.
29 марта 2006 года имела место серьёзная авария спутника «Экспресс-АМ11», который торпедировал космический мусор.
10 февраля 2009 года произошло столкновение искусственных спутников «Кос- мос-2251» и «Иридиум-33». В результате оба спутника полностью разрушились, образовав свыше 600 обломков. Необходимо отметить, что эффективных мер защиты от объектов космического мусора размером более одного сантиметра в поперечнике практически нет. Учёные предполагают, что после 2055 года процесс саморазмножения остатков космической деятельности человечества станет серьёзной проблемой и может повлечь повреждение действующих космических аппаратов.
К сожалению, на сегодня не разработаны и эффективные практические меры по уничтожению космического мусора на орбитах более шестисот километров (где не сказывается очищающий эффект от торможения об атмосферу).
Однако учёные уже сейчас разрабатывают аппараты для уничтожения космического мусора. К примеру, существует проект спутника, который будет искать обломки в космосе и испарять их мощным лазерным лучом. Имеется проект космического чистильщика, который будет собирать мусор на различных орбитах для его дальнейшей переработки уже на Земле.
Растущая тревога
Вышеперечисленные проекты можно отнести к перспективным, а вот экономически приемлемых методов очистки космического пространства от мусора в наши дни пока не существует. Не удивительно, что основное внимание в ближайшем будущем будет уделено мерам контроля, исключающим образование мусора, таким, как предотвращение орбитальных взрывов, сопутствующих полёту технологических элементов, увод отработавших ресурс космических аппаратов на орбиты захоронения, торможение об атмосферу.
Наблюдение за космическим мусором ведётся не один десяток лет, ибо учёные давно поняли опасность этой проблемы. Регулярно выпускаются специальные каталоги искусственных объектов, которые вращаются вокруг Земли. В них представлены «мёртвые» искусственные спутники, обломки космических аппаратов, потерянные астронавтами сумки с инструментами и мелкие объекты вроде винтов и гаек. Их число непрерывно растёт, поэтому существующие каталоги постоянно обновляются.
В Советском Союзе проблемой засорённости космического пространства начали заниматься в 1985 году в Министерстве обороны и в Академии наук страны. Уже в 1990 году были получены первые практические оценки и разработана математическая модель засоренности околоземного космического пространства. В 1992 году впервые в стране был создан проект стандартных исходных данных (СИД) для обеспечения работ по созданию космических орбитальных средств.
Большое внимание данной проблеме уделяли и продолжают уделять и американские учёные. В США создана специальная служба (US Space Surveillance Network), задача которой - отслеживание траекторий различных объектов на околоземной орбите. Техническое оснащение позволяет отслеживать объекты диаметром от нескольких сантиметров.
А недавно американцы разработали телескоп нового поколения SST (Space Surveillance Telescope). Он позволяет сканировать небо быстрее, чем любой другой телескоп того же размера, выявлять новые объекты, а также фиксировать опасные сближения спутников с космическим мусором и между собой, ведь даже обломок в несколько миллиметров, летящий на большой скорости, может вывести из строя спутники разного назначения (как погодные, так и разведывательные) и создать таким образом массу проблем для владельцев спутников.
Остаётся надеяться, что тесное международное сотрудничество поможет в будущем решить проблему загрязнения космоса.
|