Столкновения в космосе становятся все более вероятными

С сотнями спутников, запускаемых каждый год, космические столкновения и создание быстро движущихся фрагментов космического мусора - становятся все более вероятными, угрожая нашему продолжающемуся человеческому и технологическому присутствию в космосе.

Организация экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) недавно опубликовала свой первый доклад об экономической стоимости космического мусора. Используя исследования из многочисленных источников, включая данные и анализ из Управления космического мусора ЕКА, он обрисовывает в общих чертах опасности, которые могут возникнуть в будущем, если мы не будем действовать, и что можно сделать, чтобы обеспечить наше будущее в космосе.

Здесь мы кратко излагаем основные выводы отчета и объясняем, как ЕКА помогает решать проблему с помощью своей Программы космической безопасности.

Растущая проблема

Коммерческое и институциональное использование пространства растет все более быстрыми темпами. Количество спутников на орбите будет увеличиваться с запуском «мега-созвездий» для широкополосной спутниковой связи, некоторые из которых включают в себя тысячи спутников, и при этом возрастает риск столкновений и увеличения количества космического мусора.

Только одно столкновение или взрыв в космосе создают тысячи маленьких, быстро движущихся маленьких осколков мусора, способных повредить или уничтожить работающий спутник. Например, в 2007 году преднамеренное уничтожение спутника FengYun-1C удвоило количество мусора на высоте около 800 км, что привело к увеличению общей численности мусора в то время на 30%.

Космический мусор стоит дорого, и станет еще более

Что касается стоимости космического мусора, то в докладе говорится, что: «Меры по защите от космического мусора и смягчению его последствий уже являются дорогостоящими для операторов спутников, но основные риски и затраты лежат в будущем, если образование мусора выйдет из-под контроля это переведет определенные орбиты в статус непригодных для человеческой деятельности».

Защита спутников от космического мусора стоит дорого, начиная с конструктивных мер, необходимости наблюдения и слежения, перемещения действующих спутников в сторону от опасности и даже замены миссий в целом.

По данным ОЭСР, для спутников на геостационарной орбите такие расходы составляют примерно 5–10% от общих расходов на миссию, которые могут составлять сотни миллионов долларов. На низких околоземных орбитах относительные затраты на одну миссию могут быть даже выше, чем 5–10%.

Однако цена бездействия будет намного выше. Достаточное количество обломков на орбите может в конечном итоге привести к «синдрому Кесслера», в котором происходит столкновение, приводящее к все большему количеству самогенерирующихся столкновений, и то, что ОЭСР описывает как «экологический переломный момент, который может сделать некоторые орбиты непригодными для использования».

Социально-экономические последствия синдрома Кесслера будут серьезными. Могут быть потеряны важные космические программы, такие как прогнозирование погоды, мониторинг климата, науки о Земле и космическая связь. Неспособность использовать определенные орбиты будет иметь далеко идущие и значительные последствия. Согласно отчету, это будет включать:

- Уникальные программы и функциональные возможности могут быть потеряны, например, интернет, погода и услуги связи

- Потери жизней, например, повышенный риск для космонавтов на Международной космической станции

- Прерванное изучение Земли и исследование климата

- Увеличение скученности и давления на других орбитах

- Ограничение экономического роста и замедление инвестиций в сектор

В частности, в докладе говорится, что «определенные географические районы и социальные группы будут непропорционально затронуты, особенно в сельских районах с ограниченной существующей наземной инфраструктурой и большой зависимостью от космической инфраструктуры».

Мы не делаем достаточно

Согласно отчету, «существуют комплексные национальные и международные меры по смягчению последствий, но их соблюдения недостаточно для стабилизации».

Действующие принципы по уменьшению засорения для операторов, управляющих спутниками на низких и геостационарных орбитах, включают, среди прочего:

- минимизация вероятности случайных взрывов

- 25-летнее правило дебетования для миссий на околоземной орбите

- миссии на геостационарной орбите должны быть отправлены на более высокую «орбиту кладбища» в конце своей жизни, не допуская возможности функционирования спутников

- по возможности следует избегать столкновений, а также сводить к минимуму риск несчастных случаев в результате повторных аварий.

Как резюмировано в последнем отчете ЕКА о состоянии космического мусора, большинство операторов спутников на геостационарной орбите соответствуют этим руководящим принципам, но этого придерживаются менее 60% тех, кто использует низкую околоземную орбиту (и только 20% тех, кто используют орбиты выше 650 км). Несколько стран также провели антиспутниковые испытания за эти годы.

Программа ЕКА по космической безопасности - ответ Европы

Управление космического мусора ЕКА занимается защитой полетов сегодня и обеспечением устойчивого будущего. Каждый день команды контроля миссий ESOC в Дармштадте, Германия, отслеживают и оценивают вероятность потенциальных столкновений на орбите и помогают операторам обеспечивать безопасность своих миссий.

Поскольку на орбиту будет запущено еще больше спутников, современных «ручных» методов предотвращения столкновений в космосе и образования мусора будет недостаточно. Таким образом, ЕКА в рамках программы космической безопасности агентства разрабатывает технологии «автоматического предотвращения столкновений», которые сделают этот процесс более эффективным.

Оценивая риск и вероятность столкновений в космосе, это программное обеспечение улучшит процесс принятия решения о необходимости маневра и может даже отправлять приказы спутникам, находящимся в зоне риска, чтобы уйти с дороги.

Но как насчет мусора, который уже находится на орбите? Впервые в мире ЕКА заказало миссию по удалению мусора с орбиты.

Миссия ClearSpace-1 будет нацелена на верхнюю ступень Vespa (вторичный адаптер для полезной нагрузки), оставленную на орбите после второго полета ракеты-носителя Vega ESA в 2013 году.

При весе 100 кг ступень Vespa по размеру близка к небольшому спутнику, а ее относительно простая форма и прочная конструкция делают ее подходящей первой целью. Это первый шаг, доказывающий, что удаление мусора с орбиты возможно, создаст коммерческую услугу, которая также может решать более крупные, более сложные «расчистки», в конечном счете включая удаление нескольких объектов.

Предотвращение столкновений и удаление мусора имеют жизненно важное значение для уменьшения количества мусора в космосе, но соблюдение руководящих принципов по предотвращению образования мусора, изложенных выше, оказывает наибольшее влияние на нашу космическую среду.