27 января 2023 года астероид размером с грузовик пролетел на расстоянии 3600 километров от Земли. Во много раз ближе, чем многие телекоммуникационные спутники.
Через десять часов после этого пролета на высоте 984 км над Землей в пределах 6 метров друг от друга прошли два других объекта, подобных по размерам рассматриваемому астероиду. Это был остаток советской ракеты 1960-х годов, получившей обозначение SL-8, и российского спутника-шпиона 1998 года «Космос 2361». И этот пролет уже был потенциально опасен.
В случае столкновения ракета и спутник распадутся на тысячи частей, которые продолжат вращаться вокруг Земли и увеличат количество космического мусора. Становясь смертельной угрозой для других спутников, пилотируемых аппаратов, оказавшихся на их пути, и, в конечном счете, для всех, кто находится в космосе.
Почему «космический мусор» так опасен?
Небольшой камешек, брошенный в сторону проезжающей машины, в лучшем случае раздавит кузов автомобиля.
Но если бы мы смогли бросить этот камешек со скоростью 28 000 километров в час? То, что произошло бы, было бы не несчастным случаем, а катастрофой.
С такой скоростью движутся спутники на высоте нескольких сотен километров над нашей планетой, с такой скоростью движется и Международная космическая станция. Поэтому её полный оборот вокруг Земли занимает всего около часа. Это также скорость космического мусора, поэтому он так смертоносен в случае столкновения.
Проблема еще и в том, что потенциально опасных «ракет», являющихся космическим мусором, становится все больше и переломить эту тенденцию очень сложно.
Орбита Земли наполнена «мусором»?
Человечество отправляет на околоземную орбиту различные типы аппаратов с 1957 года, когда туда первым отправился советский «Спутник-1».
Самый старый фрагмент, все еще вращающийся вокруг Земли, датируется полетом спутника Vanguard 2 в 1959 году.
Это еще не все. Неактивные или поврежденные спутники могут взорваться сами по себе и создать облако обломков. Остатки топлива, батареи или другие легковоспламеняющиеся вещества взрываются.
Последняя такая авария произошла в ноябре 2022 года, когда на высоте около 830 км над Землей взорвались остатки китайской ракеты Long March 6A. Он развалился почти на 500 частей.
Кроме того, условия в космосе заставляют помещенные в него объекты медленно разлагаться. Отваливается краска, фрагменты теплоизоляции, трескается конструкция. Все это создает космический мусор.
Сегодня мы лучше осознаем угрозы, исходящие от «космического мусора». Мы строим ракеты, которые возвращаются на Землю и могут быть использованы повторно. Мы ищем способы вывести с орбиты уже неактивные зонды.
К сожалению, последнее десятилетие 21 века также обернулось значительным ускорением развития спутниковых технологий. Мы строим спутники быстрее и дешевле, появились конструкции, выполненные в технологии 3D-печати.
В январе 2021 года SpaceX запустила на орбиту одновременно 143 малых спутника. В первом старте этого года 114. А в 2022 году зафиксировано рекордное количество пусков на околоземную орбиту— 155.
В 2023 году только у SpaceX есть аппетит на 100 запусков. Ниже приводится краткая информация о нашей экспансии на околоземную орбиту на данный момент (с 1957 по 2022 год):
- проведено 6 370 успешных пусков ракет;
- в результате на орбиту Земли выведено 15 090 спутников;
- в космосе их осталось 9800;
- 7 200 из них в рабочем состоянии;
- на орбите Земли уже находится 32 290 отслеживаемых объектов;
- выведено на орбиту 10 600 тонн техники.
Возрастающие темпы развития космической отрасли означают, что количество объектов на орбите увеличивается очень быстро. По окончании своего номинального рабочего времени они присоединяются к другому космическому мусору.
Риск аварий не дает спать по ночам не только космонавтам
На расстоянии до 1000 км над Землей мы можем отслеживать космический мусор размером (диаметром) около 5-10 см. На геостационарной орбите, т. е. на расстоянии около 36 000 км, находятся только те, что не меньше метра в диаметре.
Самое страшное, что мы не можем видеть весь космический мусор, а его очень много. Насчитывается более миллиона особей размером меньше 10 см и больше 1 см. И они могут полностью уничтожить спутник или необратимо повредить пилотируемый аппарат. К этому нужно добавить мелкие частицы размером от одного миллиметра до сантиметра, которых может быть до 130 миллионов.
Нам пока везет. Катастрофы на орбите с участием человека и космического мусора еще не случались. Но это может быть лишь вопросом времени.
На низкой околоземной орбите (НОО), т. е. ниже 2000 км над Землей, только в 2022 г. было зарегистрировано 836 прохождений двух объектов на расстоянии менее 100 м.
Поэтому в случае с Международной космической станцией даже при вероятности столкновения с известной нам группой космического мусора 1:100 000 выполняются маневры по коррекции орбиты станции во избежание столкновения.
С 2001 года таких исправлений было сделано более 30. Но следует помнить, что на МКС работают люди, которые не должны ежедневно бояться за свою жизнь.
Риск космических аварий также не дает спать по ночам работникам космической отрасли на Земле. Метеорологические спутники, спутники связи и навигации могут быть повреждены в любой момент при столкновении с космическим мусором.
Безопасность на орбите требует космической полиции
Большая часть космического мусора сгорает в атмосфере. Однако чем выше что-то находится на орбите, тем больше времени требуется, чтобы упасть на Землю. С высоты 500 км – 25 лет, с 800 км – 150 лет, с 1200 км – 2000 лет.
Самой большой проблемой является космический мусор на высотах от 800 до 900 км над поверхностью Земли. Именно там его больше всего. Это вопрос времени, когда одно из облаков осколков или отдельные осколки столкнутся с важным для нас спутником, который не сможет вовремя уйти от них.
Первым зарегистрированным космическим столкновением стало столкновение спутников Иридиум-33 и Космос-2251. Они разбились на высоте 776 км над Сибирью 10 февраля 2009 года, образовав около 2300 осколков. Таких случайных столкновений в истории было относительно немного, но, как мы знаем, есть и другие источники космического мусора.
К этому следует добавить последствия человеческой глупости. В 2007 году Китай, испытывая свою систему уничтожения спутников (ASAT), сбил свой метеоспутник Fengyun-1C на высоте 865 км. В результате образовалось более 3500 осколков, то есть 25 процентов.
Аналогичный российский эксперимент в 2021 году привел к образованию облака из 1500 обломков, пролет которых вблизи Международной космической станции означал, что экипаж должен был подготовиться к возможной эвакуации.
Безопасность на земной орбите с каждым годом все больше подвергается угрозе. Поэтому должна появиться такая вещь, как космическая полиция. С задачами:
- регулирование передвижения в космосе;
- обеспечение отсутствия техногенных катастроф;
- обеспечение соблюдения правил, связанных с движением по орбите Земли;
- мониторинг положения объектов на орбите, оценка риска катастроф.
В чем-то эти задачи похожи на задачи правоохранительных органов на Земле, но будущее прямо из фантастических фильмов, с машинами космической полиции, ещё далеко. Сегодня нужны прежде всего центры, просчитывающие движение объектов по орбите, и обсерватории, позволяющие их отслеживать.
Роль космического полицейского в настоящее время в основном играют США. В Европе есть свои институты, занимающиеся проблемой космического мусора, но они не являются независимыми.