В любой момент образовавшиеся отходы могут вывести из строя спутники, пилотируемые корабли и международную космическую станцию.
По расчетам ученых, сейчас в космосе на околоземной орбите находится огромное количество мусора: почти 34 тыс. частиц размером более 10 см, и около 1,25 млрд - размером от миллиметра до 10 сантиметров. Все, что меньше, практически, невозможно подсчитать. Некоторые эксперты говорят о триллионах таких частиц.
Все эти мусорные частицы на орбите – отходы космической деятельности человечества. Вторая и третья ступени ракет, разгонные блоки, отработавшие спутники, а также - их фрагменты после взрыва или столкновений. Например, обломки китайского погодного спутника FY-1C, уничтоженного ракетой в ходе испытаний «космического оружия». Части российского спутника связи «Космос-2251» и американского зонда Iridium-33, столкнувшихся в феврале 2009 года и породивших тысячи мелких обломков.
Среди «мирного» мусора летает и несколько бомб замедленного действия. Это старые спутники, на борту которых осталось топливо и отработанные аккумуляторы. Они могут взрываться под воздействием извне, и повреждать работающие спутники даже на расстоянии.
Положение 18 тысяч рукотворных объектов на орбите Земли известно ведущим космическим агентствам мира. Но пока скрытых частиц космического мусора на порядок больше.
Главная опасность отходов — столкновение с ними. Из-за больших скоростей опасность представляют даже частицы менее 1 см, они могут пробить противометеоритную защиту орбитальной станции. При столкновении с объектом более 10 см любой космический аппарат или станция гарантированно уничтожаются.
Мелкий мусор хотя и не влечет за собой катастрофических последствий, однако его опасность заключается в гигантском объеме, неконтролируемом распределении в пространстве, огромной скорости и абсолютной непредсказуемости столкновений (объекты на орбите разгоняются до 15 км/с, для сравнения - начальная скорость пули, вылетающей из автомата Калашникова, около 900 м/с.)
В мае 2016 года в Международную космическую станцию (МКС) врезалась частица космического мусора размером в сотые доли миллиметра и оставила на МКС скол диаметром около 7 мм.
Эффект Кесслера
«Конвенция о международной ответственности за ущерб, причиненный космическими объектами» была принята ООН еще в 1971 году. И она предполагает, что страна, которая вывела объект в космос, после окончания срока его эксплуатации должна за собой убрать. Но на практике полноценно осуществить это крайне сложно и дорого. А сам процесс занимает длительное время. В результате, объемы мусора растут намного быстрее, чем его убирают с орбиты: ежегодно примерно на 100 тонн.
Фрагменты мусора постоянно сталкиваются друг с другом, что приводит к эффекту домино: абсолютно неконтролируемому делению объектов и лавинообразному нарастанию проблемы. Согласно математическим расчетам, столкновение двух обломков приводит в среднем к появлению еще шести-семи небольших объектов.
Ученые опасаются, что в какой-то момент мы просто не сможем выводить новые спутники на орбиты: они будут полностью заняты космическим мусором. Это может произойти из-за каскадного эффекта, который описал американский ученый Дональд Кесслер.
Астрофизик и бывший ученый НАСА предсказал, что растущий объем космического мусора будет производить другой мусор. Который, в свою очередь, по цепной реакции — новый.
Общий характер каскадного эффекта такой же, как и у ядерной цепной реакции. Таким образом, орбиты будут заняты, и человек больше не сможет запускать летательные аппараты по причине неконтролируемых столкновений.
Удар по цивилизации
Некоторые ученые считают, что каскадный эффект уже начался в некоторых орбитальных областях (на высотах 900–1000 км и 1500 км). Так, по прогнозам специалистов «Центрального научно-исследовательского института машиностроения» к 2030 году количество техногенного мусора в околоземном пространстве увеличится в два раза.
По мнению генерального директора ООО «СР климатическая мониторинговая система» Валентина Уварова, неконтролируемое увеличение космического мусора на околоземной орите «создает угрозу современной человеческой цивилизации – применению спутниковых технологий в повседневной жизни. С помощью космических аппаратов работает телевидение, спутниковая телефония, обеспечивается навигация транспорта и безопасность мореплавания, ведется мониторинг погоды и предупреждение катастроф. Без космической составляющей сейчас уже невозможно представить действия вооруженных сил».То есть, на каком-то этапе, космический мусор способен отбросить человечество в развитии на десятилетия, оставив без привычных нам благ цивилизации.
В июне этого года глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин выступил за создание единой международной системы мониторинга космического мусора. Он заявил, что тот несет угрозу для МКС. «Роскосмос», по его словам, предлагает обязать создателей спутниковых систем сводить отработанные аппараты с орбиты.
Космические чистильщики
Кстати, впервые техногенный космический мусор на низкой околоземной орбите был пойман в 2019 году британским спутником RemoveDebris с помощью продвинутых гарпуна и сети.
В этом направлении также работает японская компания Astroscale — в марте их новый спутник ELSA-d запущен на орбиту для борьбы с мусором: с помощью мощного магнита он хватает другие спутники и сбрасывает их на более низкую орбиту, где они сгорают при входе в атмосферу.
Швейцарский проект ClearSpace разрабатывает аппарат, который в 2025 году должен захватить манипуляторами старый адаптер полезной нагрузки, оставшийся на орбите от европейской ракеты Vega, и свести его в атмосферу Земли для уничтожения.
Есть разработки и у «Российских космических систем». Но пока они реализованы только на бумаге. По задумке, для ловли мусора надо использовать специальную титановую сеть: фрагменты улова дробятся внутри, затем с помощью химической реакции перерабатываются в жидкое состояние и используются в качестве реактивного топлива. Такой цикл позволит чистильщику работать до 10 лет.
Еще один российский проект — StartRocket. Они планируют уменьшить количество космомусора с помощью собственной пенной липкой ловушки. В настоящее время StartRocket проводит серию экспериментов. Их первый орбитальный тест запланирован на 2023 год.
Как убежден Владилен Ситников, основатель StartRocket, какой-то один способ противодействия для всех типов космического мусора использовать невозможно. Например, мелкий космический мусор (менее 5 мм) не получится поймать сетью, а крупный космический мусор (более 10 см) бесполезно останавливать газом.
- Максимально безопасен тот способ, который не приведет к дальнейшему размножению мусора. Физический контакт на орбите, тем более металлических объектов, рискует спровоцировать появление новых фрагментов. Скажем, лазерный луч или захват клешней порождает обломки более мелкой фракции. Тогда как пена, например, не обладает значимой массой, а значит и разрушительной силой, плюс со временем самостоятельно исчезает под действием космической радиации, - считает Владилен Ситников.
Опасность рядом
За последние дни произошло сразу несколько событий, которые напомнили об опасности космического мусора. Вначале пришлось корректировать высоту орбиты Международной космической станции, чтобы избежать столкновения с фрагментом китайского спутника Fengyun-1C. Маневр был проведен при помощи транспортного грузового корабля «Прогресс МС-18».
Через несколько дней российские, американские и немецкий космонавты снова были вынуждены прятаться от приближающихся отходов в кораблях "Союз МС-19» и CrewDragon.
В среднем предупреждения об опасном сближении космического мусора с МКС поступают в ЦУП едва ли не каждую неделю. С 1999 года Международная космическая станция провела 29 маневров по предотвращению образования космического мусора, в том числе три в прошлом году.
А 16 ноября США обвинили Россию в том, что днем ранее она провела испытания противоспутниковой ракеты с прямым выведением на орбиту, которая поразила российский спутник (COSMOS 1408), что привело к появлению осколков на низкой околоземной орбите.
Рейтинг отходов
Впрочем, из общего веса космического мусора, который приближается к 7,5 тыс. тонн, большую часть - 3200 тонн – сформировали запуски и обломки американских ракет и зондов. 1700 принадлежат России и СССР. 900 тонн - Европе. 500 тонн - Китаю. Все остальные страны произвели около 1,2 тыс. тонн.
При этом в сентябре этого года международная группа ученых составила список 50 самых опасных объектов на низкой околоземной орбите. Топ-20 полностью занят отработавшими вторыми ступенями собиравшихся на Украине ракет «Зенит». Последние 10 строк занимают ступени ракет «Космос-3М», производившихся в России.
Еще один список из 70 потенциально наиболее опасных объектов составили сотрудники Миланского технического университета. В нем первые два десятка позиций также занимают вторые ступени ракет «Зенит-2», в середине списка наши спутники типа «Космос». Вторую половину рейтинга занимают космические аппараты Европейского космического агентства.
Этой весной «Блокнот» рассказывал, как потерявшая управление китайская ракета CZ-5B упала в Индийский океан. К счастью, большая часть обломков сгорела при вхождении в атмосферу.
По мнению Дмитрия Рогозина, в перспективе орбита может превратиться в настоящий полигон отходов: именно в космосе, по мнению главы «Роскосмоса», развернется масштабная война между развитыми странами.
