Вокруг Земли вращается более 2000 в основном неповрежденных ступеней ракет, но до этого года никто и никогда не запускал спутник, чтобы посмотреть, как они выглядят после многих лет нахождения на орбите вокруг нашей планеты.
В феврале этого года, японская компания под названием Astroscale отправила небольшой спутник на низкую околоземную орбиту, на ракете компании Rocket Lab - Electron. Пару месяцев спустя космический аппарат Astroscale ADRAS-J (Active Debris Removal by Astroscale-Japan) завершил свою погоню за ступенью японской ракеты, которая находится на орбите более 15 лет.
ADRAS-J сфотографировал верхнюю ступень ракеты H-IIA с расстояния в несколько сотен метров. Это было первое публично опубликованное изображение космического мусора, сделанное с другого космического аппарата с использованием операций встречи и сближения.
В прошлом месяце компания Astroscale попыталась совершить полный облет ступени ракеты H-IIA с помощью своего спутника, но космический аппарат прерывал операцию после обнаружения аномалии в ориентации.
В течении нескольких недель инженеры определяли причину сбоя, вызвавшего прерывание операции, затем ADRAS-J запустил двигатели, чтобы снова приблизиться к верхней ступени ракеты. Спутник ADRAS-J имеет размеры с кухонную печь, в то время как ступень ракеты H-IIA, с которой он сближается, размером почти с автобус.
Спутник Astroscale совершил два маневра по облету верхней ступени ракеты H-IIA 15 и 16 июля, изучая все стороны ступени, которая находится на высоте 560 километров над Землей. Инженеры также хотели измерить скорость вращения верхней ступени и оси ее вращения. На первый взгляд, верхняя ступень выглядит так, как она выглядела при запуске. Несмотря на воздействие суровых условий космоса, внешняя обшивка ракеты остается покрытой оранжевой пенопластовой изоляцией, а сопло двигателя по-прежнему сияет, как будто оно новое.
ADRAS-J автономно маневрировал вокруг ракеты на расстоянии около 50 метров, используя данные от навигационных датчиков, а также специально разработанные компанией Astroscale алгоритмы наведения. В этом и заключается сложность задачи ADRAS-J, потому что ступень ракеты не имеет двигателя и не может удерживать свое положение. На ступени также отсутствуют лазерные отражатели и мишени, которые могли бы помочь сближающемуся с ней спутнику.
Сложные маневры, известные как операции встречи и сближения, осуществляются при пилотируемых и грузовых полетах космических кораблей к Международной космической станции. Другие коммерческие спутники также демонстрировали групповые полеты и даже стыковку. Так в 2020 году спутник Mission Extension Vehicle-1 или MEV-1 компании Northrop Grumman, состыковался со спутником Intelsat 901 и перевел его в положение для возобновления работы.
В 2003 году Исследовательская лаборатория ВВС запустила небольшой спутник под названием XSS-10 для осмотра верхней ступени ракеты Delta II на орбите, но у него было преимущество. XSS-10 маневрировал вокруг той же ракеты, которая его и запустила.
Несколько лет назад Японское космическое агентство (JAXA) заключило государственно-частное партнерство с компанией Astroscale, чтобы продемонстрировать технологии, которые частный сектор может использовать для удаления больших кусков космического мусора, засоряющих низкую околоземную орбиту. Те же технологии могут быть применены и к обслуживанию спутников или их дозаправке.
При дополнительной финансовой поддержке со стороны JAXA, Astroscale разрабатывает последующую миссию под названием ADRAS-J2. Спутник компании должен будет состыковаться с той же ступенью ракеты H-IIA, которую посетил предыдущий аппарат, а затем затормозит ее и направит на траекторию для входа в атмосферу. Компания Astroscale надеется, что успешная демонстрация этой возможности в миссии ADRAS-J2, приведет к увеличению количества контрактов от коммерческих или государственных операторов на удаление крупных кусков космического мусора с орбиты.
Спутник ADRAS-J не выявил серьезных повреждений крепления для полезной нагрузки на ступени ракеты H-IIA, которое является запланированной точкой захвата в последующей миссии. После завершения маневров, компания Astroscale может попытаться переместить спутник ADRAS-J еще ближе к ступени, возможно всего на расстояние в пару метров, чтобы продемонстрировать больше возможностей, необходимых для миссии ADRAS-J2.
Космическое командование США в декабре прошлого года заявило, что количество космического мусора на орбите увеличилось на 76 процентов с 2019 года до 44 600 объектов. Всплеск количества космического мусора в первую очередь связан с различными событиями, такими как противоспутниковые испытания или случайные взрывы. Количество активных спутников также увеличилось до более чем 7000, что обусловлено запуском спутниковых группировок, таких как например Starlink компании SpaceX.
Европейское космическое агентство ЕКА по состоянию на июнь этого года сообщило, что на орбите Земли находится более 2000 неповрежденных ступеней ракет, а также еще тысячи фрагментов их обломков. Почти половина из них находится на низкой околоземной орбите, на высотах до 2000 километров, где располагается большинство активных спутников. Эксперты оценили что отработавшие ступени ракет это наиболее опасный тип космического мусора, потому что в них иногда сохраняется топливо и электрическая энергия, которые могут вызвать их взрывы.
Даже небольшой фрагмент мусора может нанести катастрофические повреждения активному спутнику. И эти столкновения будут порождать еще больше мусора, усугубляя проблему.
Хорошая новость заключается в том, что многие компании которые осуществляют запуски ракет, в настоящее время сводят с орбиты все больше ступеней ракет после развертывания полезной нагрузки в космосе. Таким образом, количество ступеней ракет, оставленных на орбите, растет не так быстро, как глобальные темпы запусков. Но опасность от мусора, который уже имеется в космосе, не исчезнет в ближайшее время.
Верхняя ступень ракеты H-IIA, аналогичная той, которую посетила демонстрационная миссия компании Astroscale, взорвалась в 2019 году, создав более 70 фрагментов мусора на низкой околоземной орбите. Прогнозируемый близкий пролет одного из обломков верхней ступени ракеты H-IIA вынудил Международную космическую станцию совершить маневр, чтобы избежать столкновения с ним в 2020 году.
Проблема космического мусора на орбите Земли все очевидней. И эту проблему нужно будет рано или поздно решать, пока ситуация не вышла из-под контроля. Начинания компании Astroscale в этой отрасли не могут не радовать.
Ну а на этом на сегодня всё. Спасибо за внимание.