Введение: что такое космический мусор
Часто ли вы видите людей, которые бросают окурки мимо урны или оставляют мусор на природе после пикников? Думаю, вы живо представили эти печальные картины из нашей жизни, потому что они, к сожалению, повторяются с пугающей регулярностью. В эпоху общества потребления человечество генерирует миллиарды тонн мусора, и не смотря на разные способы сортировки и переработки эта проблема стоит по-прежнему остро, особенно в бедных странах.
Космическая эра началась без малого 70 лет назад. В то время об экологии не особо и на Земле заботились, что уж говорить про околоземное пространство. За последние десятилетия число космических аппаратов выросло тысячекратно. Как и любая техника, они имеют ограниченный ресурс службы и со временем выходят из строя. И подобно машине-подснежнику, оставленной в сугробе нерадивым хозяином, в космосе полно брошенных неработающих спутников. Но в отличие от машин-подснежников, “космические потеряшки” находятся в постоянном движении. Это миллионы фрагментов, отработавших спутников, ступеней ракет, болтов, осколков, обломков, гаечных ключей или перчаток космонавтов, которые остались на орбите после шести с лишним десятилетий активной космической деятельности.
Весь космический мусор вокруг Земли движется со скоростью порядка 28 тысяч километров в час и может нести реальную угрозу для работающих аппаратов, например, пробить корпус спутника, словно пуля.
Первый мусор на орбите нашей планеты появился на заре космической эры. И если советский Спутник-1 после трех месяцев работы, 4 января 1958 года сгорел в верхних слоях атмосферы, то американский аппарат «Авангард-1», запущенный 17 марта 1958 года, до сих пор делает обороты вокруг Земли и является самым старым рукотворным объектом на орбите.
Со временем проблема космического мусора стала приобретать всё больший масштаб: по данным на 2023 год, на орбите находится более 130 миллионов объектов размером от долей миллиметра до нескольких метров. Только отслеживаемых объектов — более 34 тысяч (по данным ESA). И даже в космосе появилась своя “машина-подснежник”, Тесла от Илона Маска, запущенная по приколу, а также конечно же в рекламных целях, в первом испытательном полёте ракеты Falcon Heavy в 2018 году. Сейчас этот объект удалился от Земли на 230 млн километров.
Источники возникновения космического мусора
Неиспользуемые спутники и ступени ракет
Самый очевидный источник — это то, что мы сознательно выводим на орбиту: спутники, ракеты, модули. Когда аппараты завершают свою миссию, они зачастую остаются на орбите. Почему? У них просто заканчивается топливо для маневров. Иногда разработчики не закладывают возможность «утилизации» — особенно в ранние годы космонавтики. Именно так орбита постепенно наполнялась мёртвым железом, которое продолжает летать среди активных аппаратов.
Верхние ступени ракет-носителей особенно опасны: они массивны и часто неуправляемы. Многие страны, включая СССР, США, Китай, Индию и другие, внесли вклад в эту невидимую свалку. В наши дни ситуация немного изменилась — проекты вроде Starlink предполагают управление спутниками до самого конца службы. Но старое наследие всё ещё с нами.
Фрагменты после столкновений и взрывов
Помимо крупных объектов, космос полон обломков. Они появляются в результате взрывов — как несанкционированных, так и преднамеренных. Например, при испытаниях противоспутникового оружия. В 2007 году Китай уничтожил собственный спутник FY-1C, породив более 3 тысяч фрагментов.
Существуют и случайные столкновения. Одно из самых известных произошло в 2009 году, когда американский спутник Iridium-33 столкнулся с российским неработающим спутником «Космос-2251». После этого инцидента орбита пополнилась тысячами обломков. Именно такие события лежат в основе так называемого синдрома Кесслера — гипотетического сценария, при котором каскад столкновений может сделать невозможным использование орбиты.
Опасности, связанные с космическим мусором
Угроза для действующих спутников и космических станций
Каждый обломок — потенциальная угроза. Даже частица размером с винтик при скорости 8 км/с может серьезно повредить спутник. Выход из строя космических аппаратов — не просто инженерная проблема. Это риск для навигации, связи, прогнозов погоды, мониторинга климата и научных исследований.
МКС приходится регулярно маневрировать, чтобы избежать столкновений. Системы наблюдения, такие как американский Space Surveillance Network или российская АСПОС ОКП, отслеживают крупные объекты. Но мелкие фрагменты — особенно до 1 см — практически невидимы.
Риск для пилотируемых миссий
Космический мусор представляет особую угрозу для экипажей. Чтобы не допустить катастрофы применяется маневрирование. Также на МКС установлен щит Уипла - специальный экран из нескольких слоёв твёрдого материала, который защищает от космического мусора размером 1 см и менее. Если данные отслеживания недостаточно точные и манёвр не удаётся, космонавты переходят в пристыкованные космические корабли, которые могут выступать в качестве спасательных лодок. Таких эвакуационных тревог было уже несколько десятков. Миссии к Луне и Марсу также будут уязвимы, особенно на этапе выхода с околоземной орбиты.
Текущая ситуация и статистика
Количество и размеры объектов на орбите
По данным отчёта ESA за 2023 год, ситуация на околоземной орбите остаётся напряжённой. Только в 2022 году на орбиту было выведено 2409 новых спутников — это абсолютный рекорд. Большинство запусков приходится на низкую околоземную орбиту (до 2000 км), где уже сконцентрировано более половины всех отслеживаемых фрагментов космического мусора.
На сегодняшний день известно о свыше 34 000 объектов крупнее 10 см, около 900 000 объектов размером от 1 до 10 см и более 130 млн мельче 1 см! Даже такие небольшие фрагменты представляют серьёзную угрозу из-за высоких скоростей столкновений — порядка 8 км/с. Активным спутникам всё чаще приходится совершать манёвры уклонения от потенциально опасных объектов.
Несмотря на рост числа запусков, наблюдается и положительная динамика: всё больше спутников покидают орбиту по окончании службы, а уровень соблюдения международных норм по удалению объектов постепенно растёт. Однако текущие темпы всё ещё недостаточны, чтобы обеспечить безопасность на орбите.
Примеры инцидентов, связанных с космическим мусором
В 1978 году на территорию Канады упали около ста радиоактивных фрагментов советского спутника «Космос-954», оснащённого ядерной энергетической установкой. Благодаря тому, что район падения был малонаселён, обошлось без пострадавших.
В 1979 году американская орбитальная станция «Скайлеб» стала снижаться из-за возросшей солнечной активности. Подъём орбиты был невозможен из-за отсутствия собственных двигателей. Станция сходила в неуправляемом режиме. Ее обломки упали в западной Австралии, южнее Перта. Найденные фрагменты выставлены в австралийских музеях.
В феврале 1991 года законсервированная советская станция «Салют-7» начала неконтролируемый сход с орбиты. Она вошла в плотные слои атмосферы и сгорела над малонаселёнными районами Чили и Аргентины.
В декабре 1991 года на высоте около 980 км произошло столкновение выведенного из эксплуатации советского навигационного спутника «Космос-1934», запущенного в 1988 году, с фрагментом аналогичного спутника «Космос-926», запущенного в 1977 году. В результате столкновения «Космос-1934» разрушился на две части, а фрагмент «Космоса-926» распался в пыль.
24 июля 1996 года на высоте около 700 км французский разведывательный спутник Cerise, выведенный в 1995 году, врезался в обломок третьей ступени французской ракеты-носителя Ariane-1, запущенной в 1986 году. Спутник получил повреждения стабилизатора и вскоре вышел из строя.
В том же 1996 году российский зонд «Марс-96» распался в атмосфере из-за отказа ракеты-носителя «Протон-К». Остатки космического аппарата упали на территории размером 320 х 80 километров, включавшей части Тихого океана, Чили и Боливию.
17 января 2005 года на высоте 885 км над Антарктидой произошло столкновение последней ступени американской ракеты-носителя Thor Burner-2A, находившейся в космосе с 1974 года, и обломка третьей ступени китайской ракеты-носителя Chang Zheng-4, выведенной в октябре 1999 года. Обе орбиты изменились, а американская ракета распалась на части.
В 2009 году американский спутник связи Iridium-33 врезался в российский «Космос-2251», который был выведен из эксплуатации ещё в 1995 году. Один весил 560 кг, другой — 950, и их столкновение на скорости 11,7 км/с обернулось появлением более 600 крупных обломков (больше 5 см) и тысяч мелких фрагментов. Всё это случилось на высоте 789 километров над Таймыром.
В декабре 2022 года у корабля «Союз МС-22», пристыкованного к МКС, произошла утечка охлаждающей жидкости из-за повреждения радиатора, предположительно от столкновения с космическим мусором. Корабль утратил способность к терморегуляции и стал непригоден для возвращения экипажа. В феврале 2023 года на замену был отправлен беспилотный «Союз МС-23».
Конечно же, это далеко не все зафиксированные случаи. Например, сейчас проводятся испытания сверхтяжелого Старшипа, и нештатные ситуации там происходят регулярно.
Методы борьбы с космическим мусором
Технологические решения по удалению мусора
Наиболее активные разработки идут в Европе и Японии. Проект RemoveDEBRIS использовал сеть и гарпун для захвата обломков. Швейцарский стартап ClearSpace планирует в 2026 году запустить миссию по удалению одного из старых объектов ESA.
Рассматриваются и более экзотические подходы: лазеры для изменения орбиты, электродинамические тросы, солнечные паруса. Все они сталкиваются с проблемой — как подлететь к мусору, движущемуся со скоростью в 8 км/с, да ещё и вращающемуся хаотично.
Международные инициативы и соглашения
В 2007 году был принят документ COPUOS по сокращению образования мусора. Существуют руководства IADC (Inter-Agency Space Debris Coordination Committee). Однако всё это — лишь рекомендации. Юридически обязывающих договоров пока нет.
Среди позитивных примеров — требования NASA и ESA к спутникам сходить с орбиты в течение 25 лет после завершения миссии.
Перспективы и будущее освоения космоса
Предотвращение образования нового мусора
Главный принцип — проектирование с расчётом на утилизацию. Это включает резерв топлива для дезорбитации, тормозные щиты и управляемый спуск. Новый стандарт — минимальное время «зависания» после завершения миссии.
Кроме того, новые мегагруппировки вроде Starlink обязаны следовать строгим правилам: каждый аппарат имеет систему уклонения и дезорбитации. Но чем больше спутников, тем выше риск столкновений — даже при полной автоматизации.
Разработка устойчивых космических технологий
Будущее — за многоразовыми системами. Возвращаемые ступени Falcon 9 от SpaceX уже стали нормой. Разрабатываются спутники с дозаправкой и ремонтом на орбите. Это позволит уменьшить запуск новых аппаратов.
Ещё одно направление — экологичные материалы, которые быстрее сгорают в атмосфере. И наконец — коммерческая индустрия по уборке космоса. Уже сегодня появляются компании, которые готовы за деньги убирать мусор. Может быть, именно в этом будущее устойчивого космоса.
Человечество оказалось перед вызовом: очистить орбиту, которую оно само и захламило. И хотя задачи непростые, позитивная динамика уже есть. Новые технологии, ужесточение регуляций, международные проекты — всё это позволяет надеяться, что орбита не превратится в непроходимое поле из обломков.