Чем опасен космический мусор?

Вокруг Земли со скоростью до 30 тыс. км/ч вращаются 1,25 млрд фрагментов космического мусора диаметром до 10 см.

Чем больше ракет и спутников запускают с Земли, тем выше вероятность, что скоро о покорении космоса придется забыть. Вокруг нашей планеты со скоростью до 30 тыс. км/ч вращается 1,25 млрд обломков и осколков. И с каждым годом их становится больше. Почему космический мусор может уничтожить космическую индустрию и что с этим делать.

Сколько на орбите космического мусора

Согласно недавнему исследованию NASA, крупные астероиды в последние 290 млн лет стали падать на Землю чаще, чем за предыдущие 700 млн лет. Но это всё равно происходит раз в миллион лет. Так что в американском космическом агентстве рекомендуют по этому поводу не беспокоиться.

Из-за чего беспокоиться стоит, так это из-за космического мусора, считают в госкорпорации «Роскосмос». Вместе с РАН в январе российское агентство начало работу над «национальной программой для исследования и создания методов противодействия угрозам из космоса». Главные угрозы — это кометы, астероиды и космический мусор. Именно он несет наибольший вред землянам, подчеркнули в компании.

В научно-исследовательском центре войск Воздушно-космических сил Минобороны России, подсчитали, что вокруг Земли вращается около 1,25 млрд частиц мелкого космического мусора размером от 1 мм до 10 см. Всё это — несгоревшие в атмосфере обломки спутников и космических кораблей.

Эта цифра — 1,25 млрд — приблизительная. Она получена исходя из закона сохранения массы с учетом того, что приблизительно 10% космических объектов сгорают в атмосфере.

У ARES, подразделения NASA, которое занимается проблемой космического мусора, оценки куда более скромные. По подсчетам американцев, вокруг Земли вращается 2,6 тыс. неработающих спутников, 10 тыс. объектов крупнее компьютерного монитора, 20 тыс. фрагментов мусора больше яблока, 500 тыс. — размером со стеклянный шарик и по крайней мере 100 млн фрагментов настолько мелких, что их невозможно засечь с Земли. Но это совершенно не значит, что в NASA относятся к проблеме с меньшей тревогой, чем в «Роскосмосе».

Чем опасны обломки спутников

То, какую опасность несет даже мелкий мусор на орбите, ярко иллюстрирует голливудский фильм «Гравитация» с Сандрой Буллок и Джорджем Клуни. А также абсолютно реальная катастрофа, произошедшая 28 января 2013 года с российским 7,5-килограммовым научным спутником BLITS. Проработав на орбите четыре года, он столкнулся с фрагментом массой всего 0,017−0,019 г, который двигался со скоростью 8 км/ч. И развалился на части.

 

И так погибают по три-четыре спутника каждый год. Пока на орбите их работает больше тысячи, это не кажется большой проблемой. Но то, чего больше всего боятся ученые — и что, возможно, уже происходит, — это «каскадный эффект». Есть теория, что осколки одного разбившегося о мусор спутника в какой-то момент расколют другой спутник. Тот в свою очередь разобьет третий и так далее, пока все космические объекты на орбите не превратятся в смертоносное облако из острых металлических частиц и токсичного топлива.

Проблема в том, что такая цепная реакция может длиться годами — пока осколок несколько сотен раз обогнет Землю, чтобы встретиться с очередным спутником. И поначалу запуск «каскадного эффекта» не будет заметен. А когда количество выходящих из строя спутников начнет расти в геометрической прогрессии, будет уже поздно. Тогда землянам придется вернуться в 1970-е, когда не было интернета и навигаторов, а многомиллиардная телекоммуникационная индустрия перестанет существовать.

Но гораздо больше обывателей пугает, что космический мусор может разрушить корабль, пилотируемый человеком. Пока этого, к счастью, не происходило, но в мае 2016 года кусочек то ли краски, то ли металла размером в тысячные доли миллиметра врезался в иллюминатор МКС. Насквозь стекло он не пробил, но оставил вмятину диаметром 7 мм.

Опасности для тех, кто остается на поверхности Земли, мусор на орбите практически не несет. По расчетам NASA, вероятность того, что кто-то получит травму из-за падения обломка с неба составляет 1:3200. Самый известный случай, когда мусор из космоса упал на человека, произошел в 1997 году в Оклахоме. Женщина по имени Лотти Вильямс увидела во время прогулки огненный шар и полосу в небе. А чуть позже почувствовала боль в плече.

«Обернувшись, я увидела на земле какой-то странный объект. На ощупь он был похож на кусок ткани, но, когда я сжимала его, он напоминал металл», — рассказывала Уильямс, которая решила, что нашла кусок упавшей звезды. Узнав, что это фрагмент топливного бака ракеты Delta II, которая запускала на орбиту спутник ВВС США, Вильямс разочаровалась. Тем не менее приняла извинения от заместителя министра обороны.

Падают на Землю и гораздо более крупные объекты. Например, в 1978 году на территорию Канады упал советский спутник «Космос-594» весом около 900 кг. Никто при этом не пострадал.

Что со всем этим делать

Никто пока точно не знает, как утилизировать космический мусор. Но с 1993 года, когда проблему впервые подняли на международный уровень — генсек ООН заявил, что не бывает засорения национального околоземного пространства, только общего, — появилось несколько теорий.

Ученые из разных стран предлагали:

1. Собирать обломки гигантскими металлическими сетями;.
2. Буксировать их дальше от Земли или менять их орбиты с помощью ионных пучков, наземных лазеров;.
3. Испарять мусор лазерами, установленными на спутниках;.
4. Отбрасывать их огромными электромагнитами в земную атмосферу, чтобы они в ней сгорали;.
5. Просто собирать его для дальнейшей переработки;.
6. Рассеять вокруг Земли облако вольфрамовой пыли толщиной 30 км, которое будет захватывать мелкий мусор.

Экономически рентабельного и работающего метода по уничтожению космического мусора на орбитах более 600 км (там не сказывается очищающий эффект от торможения об атмосферу) пока нет. Хоть какие-то очертания есть у двух идей.

Во-первых, есть швейцарский стартап CleanSpace. Уже несколько лет он работает над аппаратом, который будет уводить с орбиты отработавшие свое спутники. На сайте компании долгое время было написано, что уборщик будет запущен в 2018 году. Месяц назад стало известно, что запуск отложен до 2024 года.

В Федеральной политехнической школе Лозанны, где базируется стартап, отметили, что главная сложность — научить аппарат распознавать разные виды объектов. Для начала — студенческий наноспутник (10×10 см) SwissCube, который крутится вокруг Земли с 2009 года. Он станет первой жертвой CleanSpace One. С помощью сети аппарат должен захватывать спутник в ловушку.

Глава проекта Люк Пиге (Luc Piguet) говорил, что, для того чтобы находить спутники, CleanSpace One будет ориентироваться на мерцание света, отражающегося от спутника при вращении.

Размеры CleanSpace One, судя по визуализации, будет несильно больше, чем у наноспутника, который станет его целью. В планах у компании — создать платформу, к которой будет крепиться несколько таких чистильщиков. Они должны будут убрать больше 3 тыс. частиц мусора с орбиты.

Во-вторых, на 2023 год запланирован запуск аппарата e.Deorbit, который создается Европейским космическим агентством. И он будет значительно крупнее, чем CleanSpace One. Заявленный вес — 1,6 тыс. кг.

Первой целью e.Deorbit станет самый большой спутник в истории, 26-метровый восьмитонный Envisat. Он был запущен для исследования Земли из космоса в 2002 году. Последний раз выходил на связь в 2012-м. Аппарат захватит Envisat с помощью щупалец или сети (авторы пока не решили). И вместе с ним сойдет с орбиты Земли, вероятно, сбросив в какой-то момент спутник, чтобы тот сгорел в атмосфере.

Похожий аппарат из Великобритании, только с гарпуном вместо сети или щупалец, должен был быть запущен в апреле 2018 года. Однако информация на сайте проекта RemoveDEBRIS не обновлялась и судьба его неизвестна.

Своей проект есть и у России. По крайней мере он упоминается в Федеральной космической программе на 2016−2025 годы. К 2025 году должен быть создан уборщик мусора с геостационарных орбит. Планируется, что в течение полугода каждый аппарат будет переводить на орбиту захоронения до 10 объектов.

Но все эти проекты будут реализованы не скоро, а судя по истории с CleanSpace One — даже очень не скоро. Так что пока за мусором наблюдают, его считают и надеются, что убирать его начнут до того, как Землю накроет мусорный купол, который лишит нас интернета.