Если катастрофическая цепная реакция космического мусора окажется вокруг Земли с поясом, разрушительной силы, то только самые современные инфракрасные камеры и гелевые ракеты, смогут помочь спутникам избежать сталкновения с таким мусором, говорится в новом исследовании.
Космический мусор не будет звучать так опасно, пока вы не поймёте, что на низкой околоземной орбите на высоте до 1200 миль (2000 километров) - такой мусор сталкивается со средней скоростью около 22 370 миль в час (36 000 км/ч), по данным НАСА. На таких скоростях, даже крошечные фрагменты космического мусора могут причинить разрушительный ущерб. Столкновения с космическим мусором уже привели к потерям в размере миллионов долларов. Например, 10 февраля 2009 года, активный американский спутник связи, под названием Иридий 33 был уничтожен в результате падения неработающего российского спутника Cosmos 2251, построенного в 1960-х годах.
Кроме того, в результате таких бедствий может образоваться больше обломков, которые могут привести к разрушению большего числа объектов на орбите, каскад разрушений, который в конечном счете может привести к образованию пояса мусора, вокруг Земли. Этот наихудший сценарий цепной реакции известен как "эффект Кесслера" или "синдром Кесслера", который, ученый НАСА Дональд Кесслер предсказал в 1978 году.
Подъем мегаконстелляций. По оценкам НАСА, в настоящее время около 500 000 обломков мрамора и более 100 миллионов объектов размером менее миллиметра находятся на околоземной орбите. Кроме того, поскольку создание и запуск спутников обходится дешевле, чем когда-либо ранее, такие компании, как SpaceX, Amazon, OneWeb и Telesat планируют вывести на низкую околоземную орбиту в ближайшие несколько лет "мегаконстелляции", каждый из которых будет состоять из сотен миниатюрных спутников.
Исследование, проведенное в 2017 году, показало, что столкновения, которые можно было бы ожидать при таких мегаколлабораториях, могут значительно усилить риск эффекта Кесслера. Так, Европейскому космическому агентству пришлось 2 сентября переместить спутник наблюдения Земли "Эолус", чтобы избежать потенциально опасного столкновения со спутником SpaceX Starlink, одним из 60 таких спутников, запущенных одновременно в мае этого года.
Для того, чтобы подготовиться к возможному эффекту Кесслера, ученые проанализировали, как спутники могут продолжать функционировать, когда космический мусор доминирует на низкой околоземной орбите. "Учитывая, как целая куча компаний сейчас предлагают мегакоординации, которые выводят на низкую околоземную орбиту до тысяч спутников, вопрос не в том, столкнутся ли они, а в том, когда они начнут вызывать такой пульсирующий эффект аварий.
Инженер аэрокосмической отрасли университета Аризоны - Джекан Тхангавелэтэм является старшим автором нового исследования по космическому мусору, которое он и его коллеги представили 18 сентября на Конференции по передовым технологиям оптического и космического наблюдения на Гавайях.
Что касается миниатюрных битов космического мусора, то проведенная ранее работа позволяет предположить, что спутники могут быть защищены с помощью средств защиты, известных как щиты Уиппла. Они состоят из относительно тонкого покрытия над главной стенкой космического аппарата, которое расщепляется и рассеивает поступающий мусор. Это распределяет энергию удара по большей площади, делая его более легким для восприятия. Однако щиты Уиппла могут защитить только от мусора шириной 0,4 дюйма (1 сантиметр) или меньше, говорят исследователи. В случае крупных кусков космического мусора наземные радары и телескопы могут дистанционно отслеживать их перемещение, помогая ученым предсказывать их траектории. Затем спутники могут получить инструкции о том, как лучше всего маневрировать для предотвращения столкновений. Однако такие стратегии "удаленного избегания" ограничены, поскольку НАСА и Министерство обороны не могут отслеживать объекты размером менее 2 дюймов (5 см), отмечается в новом исследовании. Ученые сосредоточились на том, как спутникам справляться с мусором, который слишком мал, чтобы его можно было отследить с земли, но достаточно велик, чтобы проникнуть в щиты Уиппла. Они предположили, что встроенная тепловизионная камера может помочь спутнику быстро обнаружить мизерные уровни тепла от этого мусора среднего размера на расстоянии десятков миль, и все это без какого-либо вмешательства с земли.
Однако даже если спутник сможет обнаружить летящий космический мусор с расстояния в десятки миль, учитывая скорость, с которой движется орбитальный мусор, у спутников будет всего несколько секунд, чтобы избежать столкновения. Исследователи предложили использовать ракеты, использующие твердое топливо, поскольку они обладают высокой тягой, малым весом и надежностью, и могут активироваться за доли секунды - и все это для быстрого и грубого выталкивания с небезопасного пути.
