Космический мусор: проблемы и пути решения

Ежегодный запуск ракет и вывод спутников, непрерывная работа международной станции привели к возникновению нового понятия — космический мусор. Он превратился в реальную угрозу полетам на орбите. Разрабатывают меры защиты и одновременно методы устранения мусора, захламляющего пространство.

Космический мусор: проблемы и пути решения

Понятие космического мусора

С начала освоения околоземного пространства вокруг земли вращались до 15000 спутников и объектов, созданных на земле. Космический мусор возник в результате деятельности человека вне зависимости от причин появления.

Число действующих аппаратов приближается к 1500. На огромной скорости (56000 км/ч) передвигаются старые неуправляемые спутники и зонды (3600) вместе с другим мусором. По приблизительным подсчетам сейчас летает на орбите:

  • крупных фрагментов (10 сантиметров в диаметре) до 30 000;

  • небольших обломков (больше 1 сантиметра) 680 тысяч;

  • миниатюрных остатков (меньше миллиметра) свыше 170 миллионов.

Рассмотреть мельчайшие частицы невозможно, и в каталог заносят исключительно большие обломки (от 14000 до 17500) с суммарным весом до 6000 тонн. Неоднородный состав хлама земного происхождения включает:

  • мелкие осколки после взрывов носителей и столкновений (55 %);

  • ненужные ступени ракет и разгонные блоки (17 %);

  • старые геостационарные станции и спутники (20 %).

  • фрагменты облупившейся краски и металлической стружки.

В совокупности мусор в космосе занимает объем свыше 90 процентов. На функционирующие объекты отводится 6 процентов.

Причины и источники возникновения

Космический мусор: проблемы и пути решения

Накопление мусора приводит к периодическим взрывам и появлению огромного числа мелких обломков. Взрывы происходят из-за:

  • отслуживших двигателей (44%);

  • отживших батарей (13%);

  • изменения скорости (12%);

  • аэродинамических эффектов (3%);

  • прямых столкновений (1%).

Возникают неизвестные причины (27%), приводящие к добавлению отходов. Взрыв индийской ступени ракеты (в 2003 году) привел к образованию 300 крупных фрагментов. Китайцы решили уничтожить старый спутник, и образовалось до 150 тысяч мельчайших обломков. По классификации отходы разделили на три типа объектов.

  1. Несложно заметить спутники, отработавшие ресурс или вышедшие из-под контроля. Вращаются последние ступени ракет.

  2. Вторая категория отведена зондам и мусору, возникшему в результате эксплуатации (разгонные блоки, болты и крепежи).

  3. Третья группа включает мелкие частицы (краска, оболочки, шрапнель).

Читайте также:  Строительный мусор - это какие отходы?

Взрывы оборудования предотвратить практически невозможно. Отсутствует управление, и основной околоземный мусор появился в результате столкновений.

Потенциальная опасность

Космический мусор: проблемы и пути решения

Ежегодно на орбиту выходит до 150 тонн обломков, вызывающих тревогу. Высокая скорость и изменение траектории полета увеличивают число взрывов и объем космических отходов.

  1. Разбить спутник сумеет крупный фрагмент (10 см). Сантиметровый осколок пробивает защиту международной станции.

  2. Мелкая частичка надолго выведет из строя дорогостоящую аппаратуру и опасна для космонавтов, работающих в открытом космосе. Изменить траекторию и избежать столкновения не реально.

  3. При сгорании в атмосфере немало массивных обломков оказываются на земле. Гарантировать падение в океан или незаселенный участок пока не удается.

Случаи неполадок на МКС, повреждения спутников и кораблей единичны. Однако картина выглядит не радужной, учитывая причину столкновений, связанную с космическим мусором.

Эффект Кесслера

Синдром Кесслера представляет гипотетическую картину событий, если космические отходы будут накапливаться стремительно. Автором одноименной разработки был консультант НАСА, решивший провести некоторые подсчеты.

Накопление спутников и станций может вызвать столкновение двух крупных объектов. Эффект домино приводит к дальнейшим катастрофам, нарастающим как снежный ком. Число мелких фрагментов вырастает в тысячи раз, и происходит их сцепление.

Значительные столкновения должны происходить через каждые 5 лет. Это неизбежно увеличит объем мусора, несмотря на отказ от полетов.

Варианты защиты

Космический мусор: проблемы и пути решения

Ученые и военные в нашей стране задумались о борьбе с космическим мусоров в 1985 году. Разработка защиты ведется по нескольким направлениям, важно оградить функционирующие космические объекты от столкновений.

  1. Нахождение разнообразных фрагментов проводится с помощью телескопов. Система раннего оповещения позволяет своевременно изменить траекторию.

  2. Осуществляется экологический мониторинг объектов и геостационарной орбиты. Создается подробный каталог фрагментов космического мусора.

  3. Математическое моделирование помогает произвести нужные расчеты. Международные системы должны предупреждать об опасном сближении или входе в слои атмосферы.

  4. Разрабатываются современные методы защиты от высокоскоростных частиц.

Возникшая проблема с мусором особенно затрагивает МКС. Приходится регулярно производить корректировку орбиты. При приближении к зарегистрированным фрагментам космонавты укрываются в корабле. На деталях со станции заметны повреждения после ударов мелких осколков, незаметных с земли.

Читайте также:  Как рассчитывается плата за вывоз мусора

Варианты уборки и уничтожения

Разрабатывают самые неожиданные пути решения вопроса. Разработка затрагивает коррекцию, сбор и утилизацию отходов на орбите.

  1. Компания EDDE хочет вылавливать обломки при помощи гарпуна и сети. В дальнейшем их перемещают на низкую орбиту. Предлагается убирать до 2500 объектов за семь лет.

  2. Международный проект LEOSWEEP предлагает активно удалять крупные фрагменты с использованием ионного луча. Бесконтактный поток обеспечит увод с орбиты.

  3. Солнечный парус от HibridSail готов задействовать тросы для буксировки и обмен импульсами. Состыковка с куском приведет к дальнейшему спуску.

  4. Распыление вольфрамовой пыли должно разрушить орбиту мелких остатков с дальнейшим опусканием в слои атмосферы для полного сгорания.

  5. Использование мощных лазеров будоражит умы. Технология разработана в нашей стране 15 лет назад, но затраты для уничтожения одного фрагмента достигают миллиона долларов.

  6. Интересно выглядит предложения ученых из разных стран о монтаже гигантского лазера на космическом телескопе. К основной задаче регистрации ультрафиолетового излучения добавится взрыв мусора на орбите, поскольку телескоп способен уловить небольшие обломки, расположенные рядом со станцией.

  7. Привлекательно выглядит спутник и корабль, выступающий в роли орбитального мусоровоза. Перерабатывая природный мусор, удастся получить ценные металлы и сплавы.

Основные помехи внедрения инновационных разработок заключены в немалых затратах. Утилизация пока обходится слишком дорого.

Поиск и отслеживание

Космический мусор: проблемы и пути решения

Ученым приходится долго спорить о целесообразности внедрения разработок. Это не мешает наладить контроль для создания специальной карты с выявленным мусором.

За последние годы созданы мощные оптические и радиолокационные телескопы. К исследованию околоземной орбиты и космоса добавилась функция поиска всевозможных обломков.

Поиск помогает создавать точные каталоги в странах. Американцы насчитали порядка 17 тысяч объектов. Российский каталог содержит аналогичное число фрагментов, способных разрушить космический аппарат.

Работы по отслеживанию активно ведутся в Китае и европейских странах. Координация деятельности возложена на специальное бюро (IASBCC).

Россия

Начало работы над каталогом в стране положила система контроля орбитального пространства. Программы учета и ликвидации мусора заработали 35 лет назад. Конкретные результаты появились в 1990 году.

Читайте также:  Контейнерная площадка для мусора

Один проект позволил систематизировать полученные сведения. Математики создали модель засоренности. Последняя программа, рассчитанная до 2025 года, говорит о создании уборщиков, способных за полгода перевести на другую орбиту до 10 фрагментов. Идентификацией занимаются радиооптический, оптико-лазерные и электронные центры.

США

В Соединенных Штатах работают военные и гражданские программы, нацеленные на отслеживание фрагментов. Координацией занимается НАСА и служба, отвечающая за работу сети по наблюдению за пространством. Диаметр занесенных в каталог обломков достигает нескольких сантиметров.

ЕКА

Европейское космическое агентство работает по разным направлениям. Осуществляется контроль за инструментами слежения на орбите (TIRA, EISCAT). Вкладываются средства в совместные разработки по уничтожению фрагментов.

Международное сотрудничество

Ситуация с мусором на околоземной орбите вызывает тревогу в области науки и экологии, техники и юриспруденции. Представители космической отрасли и научных центров обсуждают проблемы на самом высоком уровне.

Для решения вопроса подключается астронавтическая федерация (IAF), комитет по исследованию пространства (COSPAR), союз электросвязи (ITU) и институт космического права (ICJ).

Две группы экспертов (MIT и EKA) намереваются повысить ответственность компаний, решивших отправить спутник в космос. Необходимо создать независимую систему контроля за компаниями, отвечающими за запуск спутников при соблюдении стандартов, помогающих провести процесс утилизации в назначенные сроки.

Космический мусор: проблемы и пути решения

Заключение

Покорение космоса из многовековой мечты превратилось в реальность. Больше 1500 спутников нужны для военных и научных целей, обеспечения связи и интернета. Известные концерны намереваются в ближайшее время запустить более 700 спутников для создания новой сети. Достоинства обернулись минусом из-за роста объема космического мусора. Россия отвечает примерно за 40 процентов обломков. США и Китай — 29 и 23 соответственно. На остальные страны приходится примерно 8 процентов. Огромная скорость и кинетическая энергия приводят к серьезным повреждениям орбитальных станций и действующих спутников. Способы уничтожения не апробированы на практике и затратны. Откладывать утилизацию опасно и недальновидно. В ближайшие годы планируется запустить несколько проектов по эффективной очистке. Ненужный мелкий хлам проще опустить вниз для полного сгорания в атмосфере. Крупные объекты выводят в область космоса, несвязанную с вращением активных спутников.

Ольга Борищук
Оцените автора
Добавить комментарий

14 − 12 =