Люди запускают в космос спутники прямого телевещания и аппараты дистанционного зондирования.
Но с годами на околоземной орбите накопился космический мусор, представляющий собой обломки (остатки) сломавшейся аппаратуры (свыше 170 млн. обломков общей массой в 630т.).
Спутники разных систем для связи передвигаются с огромной угловой и линейной скоростью (до 56000 км/ч). Многие из них попросту висят над собственными точками равновесия планеты, если расположены над поверхностью Земли на высоте до 36000 км.
Фрагменты не функционирующих спутников (отработанные ступни ракет, мелкие обломки, частицы металлической стружки и облупившейся краски) при столкновении могут повредить оборудование летающих объектов, или пробить скафандры у астронавтов, что может привести к трагическим последствиям.
Если обломки начнут выпадать на населённые пункты и автотрассы, это может привести к глобальной катастрофе. Этим и опасны горы космического мусора в атмосфере.
Понятие космического мусора
Мусор — неоднородный хлам земного происхождения, издержки запуска летательных объектов, результат деятельности человека в космосе.
Это любые объекты (фрагменты) неисправного оборудования, вращающиеся в наземном пространстве:
- Отработанные ступени ракет.
- Носители.
- Обломки взорвавшихся спутников.
- Кусочки облупившейся краски, металлической стружки.
Причины возникновения и источники
В космосе никто не живёт, однако количество отходов ежегодно неуклонно растет.
Мусор – след человека в космосе, ведь с 1957 года было запущено в космическое поле свыше 15000 летающих аппаратов и спутников.
Мощные космические державы — загрязнители земных орбит, на долю которых приходится до 90% всех металлических отходов – Россия, США, Китай.
Источники появления космического технологического хлама в галактике – банальные:
- Вышедшие из строя геостационарные объекты.
- Отработавшие ступени ракет и мелкие осколки от шрапнеля, остающиеся при случайном взрыве.
- Разгонные блоки.
- Элементы покрытий летательного оборудования.
- Утерянные болты, крепежи от летающего оборудования.
- Обломки спутника.
- Радиоактивные объекты.
Важно! Большая часть космических отходов — результат столкновения и взрывов летательных объектов.
Только от взрыва ступени ракеты из Индии в 2003г., расположенной на полярной орбите всего в 800 км от Земли, было образовано свыше 300 увесистых обломков.
От уничтоженного китайцами спутника в 2007г. образовалось до 150000 мельчайших частиц сора, которые еще будут зависать над планетой десятки лет.
В 2009г столкнулись 2 космические устройства (Iridium 33 и Космос-2251). В итоге образовалось свыше 200000 крупных обломков, увеличив их общий объем на орбите почти на 1/3 часть.
Выкинуть мусор и уместить вещи. Как на МКС влезает весь груз
«Сейчас вот по газоанализаторам, по всему [перечню грузов] там идет — все [размещение] за 449-ю панель. Все привыкли, но, на самом деле, она просто не резиновая. И блоки, которые присылаются, туда уже не просто не влезают, приходится для них искать другое место», — передает слова Скворцова «РИА Новости».
Роскосмос опроверг данные NASA об угрожающем МКС космическом мусоре
Подробнее
Но коллеги космонавта говорят, что проблема размещения для космоса не нова. Летчики-космонавты рассказали «360», что на МКС, как и в любом доме или квартире, бывают трудности с размещением прибывающих грузов. Оба собеседника «360», герои России Андрей Борисенко и Сергей Волков, сравнивают МКС с домом.
«МКС — это наша космическая квартира, там есть определенные места для хранения грузов, но иногда эти места заканчивается, приходится для новых грузов определять новое место», — сказал Борисенко.
Земля ошибается?
Но ничего критичного космонавты в этой ситуации не видят. «Есть даже методика — мы стараемся корабль не разгружать сразу, когда он приходит, а делать это постепенно. И объем корабля используется как такая дополнительная кладовка», — объяснил Сергей Волков.
«Не всегда, может быть, учитывается форма предмета. Приходит блок круглой формы, а посчитали как условно квадратный — объем же соответствует — и ты его разместить не можешь. Иногда приборы достаточно сложной формы, это сложно рассчитать», — рассказал Волков.
Подробнее
На МКС существует специальная инвентаризационная база, где космонавты должны отмечать все позиции, имеющиеся на корабле. «Любая вещь имеет свой идентификационный номер, штрихкод. Этот штрихкод вносится в базу, по ней Земля может посмотреть, где он фактически лежит», — уточнил Волков для «360».
Соответствие базы реальному расположению вещей на станции — задача экипажа. Это важно, потому что если экипаж сменяется, другие космонавты через какое-то время должны иметь возможность оперативно найти то, что есть в базе.
Оказалось, что в проблеме, которую обозначил Александр Скворцов, могут быть виноваты сами космонавты. Депутат Госдумы? летчик-космонавт Максим Сураев рассказал радиостанции «Говорит Москва», что иногда база может выходить из строя по вине космонавтов. «Есть космонавты разные. Кто-то работает с этой базой очень хорошо, кто-то допускает нарушения. Там тысячи вещей и иногда она превращается в нерабочую базу», — рассказал Сураев.
В то же время Сергей Волков о коллегах с Земли отзывается исключительно хорошо. «Разгрузка корабля — это, на самом деле, достаточно творческий процесс. И Земля всегда идет навстречу предложениям экипажа, когда ты обнаруживаешь, что не за этой панелью, а за другой есть место, где можно разместить этот груз», — сказал он.
Космический утиль
И мусор в космической квартире человечества, естественно, имеется. Его тоже какое-то время хранят вместе с грузами. А потом складывают ненужное в пристыкованный корабль и отправляют «в печь».
Подробнее
«На сегодняшний день главный и практически единственных способ утилизации грузов — укладка этих грузов в „Прогресс“ и затем отстыковка вместе с мусором», — рассказал Андрей Борисенко.
Корабль вместе с мусорным грузом «отправляется на сжигание» в плотных слоях а, — заключил Волков.
В чём опасность
Сегодня специалисты бьют тревогу, ведь до 150 т. обломков выходит в атмосферу Земли ежегодно. Скоро невозможно будет запускать новые спутники с целью исследования космоса, либо взлететь на ракете с Земли, по причине огромного количества космического мусора вокруг орбиты.
К тому — же с годами спутниковая аппаратура устаревает, выходят из строя, становится неуправляемой и появление отходов на орбите неизбежно.
Опасен не сам по себе космический мусор, ведь отдельная часть с расположением на низких орбитах в 300-400 км от земли сгорает в атмосфере за 2-3 года.
Но отходы, расположенные выше, например осколки на геостационарной орбите, могут висеть там столетиями, вызывать фатальные последствия для запускаемых космических аппаратов Земли.
Основная опасность – масштабные столкновения космического мусора с летающими объектами. Если произойдет крушение летательного аппарата, то количество отходов увеличится сразу на 5-6%. Конечно, крупные обломки могут частично сгорать в верхних слоях атмосферы и их несложно заметить.
Летчики-испытатели уже привыкли совершать маневры, изменяя траекторию движения при замеченном летящем обломке. Но мелкие, невидимые фрагменты заметить сложно, что и представляет особые сложности.
Чтобы привести к трещине или выходу из строя аппаратуры, достаточно удара всего 1 фрагмента хлама (в 1см) в лобовое стекло шаттла. Обычная жвачка, залетающая на орбиту, может пробить оболочку станции МКС, взывать гибель всего экипажа, на летающем объекте неизбежны пробоины, выход из строя аппаратуры.
Важно! Ежегодно огромное количество микроскопического мусора выбрасывается из сопла оборудования при работе на твердотопливном двигателе.
Если многие страны и компании начнут осваивать космос в будущем, то скопления мусора на орбите начнут увеличиваться массово, а кольца земли будут состоять из обломков спутников и утерянных болтов.
В случае падения крупных обломков межпространственного мусора на Землю трагедия произойдет неизбежно.
Уборка на орбите. Чем опасен космический мусор и как от него избавиться
Спутник BLITZ. Фото: Kelso, T. S. et al. Proceedings of the Advanced Maui Optical and Space Surveillance Technologies Conference, 2013 Откуда берется мусор
Орбита Земли замусорена «мертвыми» спутниками, отработанными ступенями ракет и более мелким мусором. Большая часть мелкого мусора образуется, когда спутники взрываются (наиболее частая причина — поломки двигателей), сталкиваются друг с другом или становятся мишенями противоспутниковых ракет.
Первое столкновение в космосе случилось в 1996 году, когда ступень европейской ракеты «Ариан-1» столкнулась с французским спутником Cerise. Спутник пострадал, но выжил и продолжил работать. Более серьезное ДТП произошло в 2009 году, когда спутник связи «Иридиум» столкнулся с военным российским спутником «Космос-2251», на тот момент уже не работающим. Оба спутника разлетелись вдребезги где-то над Сибирью.
Больше всего в космосе намусорили китайцы, которые в 2007 году сбили свой собственный спутник при испытаниях противоспутниковой ракеты, оставив на орбите более 3000 мелких обломков.
Кроме того, в открытом космосе можно встретить плоскогубцы, камеру, шпатель и целую сумку с инструментами — их в разное время потерял экипаж МКС. А до тех пор, пока на станции не появилась система переработки мочи, ее просто выливали в космос, где она становилась частью космического мусора в виде мелких замороженных кристалликов.
Космонавт Сунита Уильямс теряет камеру в открытом космосе в 2007 году
Куда уходят спутники
Как долго космический мусор остается в космосе, зависит от высоты орбиты. На низкой орбите космический мусор, подчиняясь притяжению Земли, в конце концов сгорает в атмосфере. Часть долетает до Земли, но пока не было случаев, чтобы они кому-то сильно навредили.
Самый известный случай падения космического мусора на живого человека произошел в Оклахоме: кусок космического мусора весом с пустую банку из-под колы ударил по плечу женщину по имени Лотти Вильямс. Фрагмент был похож на ткань, но из металлических волокон. Женщина была уверена, что поймала кусочек падающей звезды, но расследование показало, что это, скорее всего, была деталь ракеты-носителя «Дельта-2». Вильямс эта версия разочаровала.
Спутники, находящиеся на более высокой геостанционарной орбите слишком затратно уводить на низкую, чтобы они в конце концов сгорели, поэтому их, наоборот, поднимают выше — на так называемую орбиту захоронения, где они могут оставаться веками. Чтобы на орбите не происходило взрывов, при которых обломки могут попасть ближе к Земле, перед захоронением спутники разряжают батареи, выпускают запасы сжатого газа и сбрасывают топливо. Это может уменьшить дальнейшее замусоривание орбиты Земли, но проблемы уже существующего мусора не решает.
Космический мусор на орбите, 1957—2016 годы
Охота на мусор
В 2023 году для уборки на орбите Европейское космическое агентство планирует запустить аппарат e.Deorbit. Как он будет захватывать мусор, пока неизвестно: ученые рассматривают сеть, гарпун или зажим. После захвата аппарат будет уводить мусор с орбиты, чтобы тот сгорел в атмосфере.
Эффект Кесслера
Эффект Кесслера — предположение (гипотеза), выдвинутое Дональдом Кесслером (консультант агентства НАСА), суть которой — возможное столкновение 2-ух крупных мусорных объектов в космосе.
При ударе они разлетятся на множество новых осколков, провоцируя быстрое нарастание плотности отходов на околоземной орбите.
Кесслер говорит о пугающем сценарии. Если каждый из 2-ух больших осколков столкнется в свою очередь с другим хламом на орбите, то может произойти цепная реакция.
Если осколки начнут образовываться лавинообразно, то спровоцируют поражение множества спутников в окружности, и невозможность совершения полетов на околоземную орбиту с поверхности нашей планеты пилотами в течение нескольких сотен лет подряд.
Даже в случае отмены космических запусков, вполне вероятна угроза столкновения крупных обломков 1 раз в 5 лет. К тому же, связь с некоторыми уже запущенными спутниками сегодня утрачена.
Например, Энвисат (8т.) был запущен в 2012 г. и просуществует на орбите еще 150 лет. При этом он пролетает 2 раза в год всего в 200 м от обломков.
Столкновение может произойти в любой момент, что и приведет к запуску цепной реакции. А предположение Кесслера станет вполне реальным.
О возможном синдроме Кесслера сегодня говорят учёные, ведь с увеличением количества обломков на орбите в разы возрастает риск уничтожения любого запускаемого аппарата, возникновения цепной реакции и закрытие доступа человечеству в космос.
Методы удаления мусора
Сегодня о том, что избавляться от накопившегося мусора на орбите нужно, не остается ни у кого сомнений. Иначе отходы будут попросту увеличиваться ежегодно, даже если люди прекратят запускать космические аппараты на орбиту. Но, к сожалению, эффективные методы удаления мусора пока остаются на бумаге.
Проблемой космического мусора занялись ученые еще в эпоху СССР, когда стали создаваться разные организации по борьбе с космическим мусором.
Сегодня действует координационный комитет “Триолан”, основанный национальными космическими объектами.
Предлагаются разные методы борьбы с загрязнением орбиты:
- Строительство грандиозного космического лифта или электродинамической станции отслеживания космического мусора, позволяющих замедлить скорость летящих кусков с последующим сгоранием в атмосфере.
- Тщательный контроль за запусками ракет.
- Усиление защиты космического оборудования от попадания мелких частиц
- Дополнительная закладка топлива на спутнике с целью выведения мусора из орбит.
Широко обсуждается идея использования наземного лазера, способного заставлять космические объекты и спутники падать в нужном направлении на землю или сгорать полностью в атмосфере.
Также ведутся споры о создании гигантского блока из аэрогеля (легкий пористый материал) для приёма на себя ударов частиц мусора. Однако данные методы пока работают плохо, и космос ежегодно загрязняется обломками с орбиты.
Другие альтернативные идеи для борьбы с космическим мусором, предлагаемые европейским космическим агентством:
Применение реактивной струи с установкой на мощных космических аппаратов.
- Установка сети (длиной 700м) для захвата хлама с последующей перевозкой, захоронением выше 240 км от Земли.
- Использование солнечного паруса (двигателя, использующего космический мусор) — источника энергии движения с космическими агрегатами для транспортировки мусора.
- Подключение роботов (средств обнаружения) с целью транспортировки мусора вокруг земли· использование облаков вольфрамовой пыли для воздействия на хлам и изгнания его с орбиты.
Пока все технологии сжигания мусора в атмосфере остаются на бумаге. Самая рациональная идея — установка мощного лазера с непрерывным действием, позволяющего корректировать скорость движения обломков и даже изменить их траекторию.
Но 1 лазерная установка с соответствующей инфраструктурой обойдется в 10 млн.$, да и многие страны запрещают ввоз оружия на орбиту. Для решения вопросов необходимо заключать международные соглашения.
Стоит знать! Ученые ищут оптимальные способы для отслеживания обломков и метеоритного дождя, ведь скорость движения в космосе до 10 км в секунду, что представляет особые трудности.
Предполагается использовать мощные спутники, способные охватывать обломки, направляя в сторону планеты.
Основные помощники – лазеры, дающие возможность чистить орбиты, находить остатки отработанных космических кораблей, проводить археологические раскопки. Однако многие идеи остаются нереальными или дорогостоящими.
Какие страны контролируют космический мусор
Логично, что с такой проблемой нужно бороться. Но как это сделать? Как прекратить выбросы в космическое пространство? И, естественно, кто за этим всем будет следить?
Как бы это не было парадоксально, но те страны, что следят за космическим мусором, больше всего его производят. Это Россия и США.
Россия
1 января 2020 года вступил в силу законопроект о борьбе с космическим мусором. Документом устанавливаются требования о том, что вся запускаемая техника должна быть сконструирована таким образом, чтобы исключить образования космического мусора при штатной работе (выброс пружин, толкателей, фрагментов).
Так же, появляются требования по предотвращению аварий — взрывов топлива (слив топлива после завершения работы спутника, разрядка его аккумуляторов, стравливание газов) или столкновений с другой космической техникой (выбор подходящих дат запуска, высот и траекторий орбит полета).
Закон требует, чтобы каждое появление космического мусора тщательно анализировалась, чтобы не допустить повторения подобной ситуации.
Также вводится запрет на применение средств самоликвидации на высоких орбитах в разрабатываемых в Российской Федерации спутниках, но разрешается их применение перед входом в атмосферу для предотвращения падения на Землю крупных обломков.
Еще вводится ограничение на время нахождения обломков на околоземной орбите: на высоте от 6 до 8 км они будут находиться до 25 лет, а после они либо сами должны сгореть в атмосфере Земли, либо их отправят на орбиту захоронения, где они будут находиться в течение 100 лет.
США
В США работает специальная служба, которая следит за космическим мусором. Она отслеживает его передвижение и предупреждает о сближении со спутниками и ракетами.
Соединенные Штаты считают, что вопрос мусора в космосе — это часть их политики. Они утверждают, что освоение космического пространства — одно из самых важных действий, которое должно совершать человечество, поэтому постоянно разрабатывают новые законы, чтобы избавить околоземную орбиту от обломков.
Они даже сформировали целый документ под названием «Space Policy Directive-3», в котором описали необходимость модернизировать текущую систему мониторинга космического мусора, а также разработать методы борьбы с ним. Эти обязанности были возложены на Министерство обороны страны. Но, к реализации данной политике были привлечены и другие министерства.
ЕС
Европейский союз не остался в стороне при решении данной проблемы и предложил свои методы борьбы с космическим мусором.
И, пока Россия и США разрабатывают различные документы и законы, Евросоюз уже приступил к решению проблемы и предложил использовать магнитные буксиры, чтобы очистить орбиту Земли. Это изобретение должно менять траекторию движения обломков, собирать их на определенном пространстве, а затем выводить его с орбиты.
Сборщик космического мусора, согласно планам, содержит охлажденные до сверхнизких температур сверхпроводящие электромагниты. Ориентация буксира осуществляется по магнитному полю Земли.
О том, что такое космический мусор, какую угрозу он представляет и какие пути решения проблемы существуют, рассказывают в этом видео:
Интересные факты
Известны любопытные факты о космическом мусоре, как источнике засорения околоземного пространства, которые будет интересно узнать людям:
- Сегодня экипажам МКС приходится уклоняться от летящих стальных обломков, маневрировать. Это уже вошло в привычку, поскольку мусорные отходы могут залетать на орбиту, попадать в пилотируемый корабль в любой момент и привести к серьезным повреждениям.
- Лобовое стекло шаттла “Челленджер” было пробито всего лишь мелкой песчинкой (1 мм в диаметре). Результат — серьезная пробоина.
- От столкновения 2-ух спутников — Космос 2251 и Иридиум (Америка), образовалось сразу 600 крупных и мелких обломков.
- Огромное количество отходов и хлама вращается на геостационарной орбите еще с 80-х годов, после проведенных исследований противоспутникового оружия в открытом космосе СССР с США.
- Сотни обломков образованы на орбите с 2007г. после уничтоженного спутника Фэнъюнь-1 (Китай).Орбитальный мусор — проблема современного человечества и сегодня несет угрозу управляемым полетам и земным поселениям.
Эффективные методы уничтожения пока не найдены. Все, что люди могут сделать, это обозначить места скопления отходов и пронаблюдать за их перемещением.
Ученые и астрономы предлагают разные способы решения, при подобной актуальности проблемы, но пока все остаются на стадии разработки.
Возможно, в скором будущем появятся пылесосы, которые начнут проводить генеральную очистку космического пространства, или будет распылен слой вольфрамовой пыли для задержки мелких обломков и мусора, и без допуска к Земле.
Основные проблемы
На сегодняшний день человечество вынуждено решать проблемы не только с загрязнением окружающей среды на планете, но и искать решение вопроса, связанного с огромным количеством мусора в космосе. Наибольшее число мусора образовалось над такими державами, лидерами в покорении космоса, как Россия и Америка. Чаще всего отходы накапливаются на дистанции не более полутора тысяч километров от Земли. На высоте, где летают корабли в космосе, они подчинены закону гравитации и с каждым годом приближаются к Земле.
Попадая в верхние слои атмосферы, небольшой орбитальный мусор сгорает, не достигнув нескольких десятков километров, а поэтому не составляет угрозы для жизни людей и других обитателей планеты.
Очень опасен мусор на орбите Земли для кораблей в космосе. На сегодняшний день многие ученые говорят об опасности того, что последующее накопление отходов может привести к окончанию запусков спутников и полетов в космос.
Это связано с тем, что отходы обладают значительной скоростью полета и при неожиданном столкновении с космическим кораблем могут причинить ему значительный ущерб. За последние десятки лет известно о нескольких случаях деформации спутников, кораблей и космических станций находящимся на орбите Земли мусором, а ныне ситуация лишь ухудшилась.
Рекомендуем: Мешки для больших объемов строительного мусора Сегодня не существуют приемы, предотвращающие попадание отходов на орбиту, а ведутся только наблюдения за их перемещением и местонахождением. Но специалисты из различных государств предлагают разные способы решения этого вопроса, начиная от собирания мусора большими стальными сетками и заканчивая разработкой буксира для космоса, который сможет удалять находящиеся на орбите отходы.
Недавно специалисты из Америки предложили удалить мусор при помощи вольфрамовой пыли, которую нужно рассеять около планеты в качестве оболочки размером до тридцати километров. Облако такой пыли должно тормозить небольшие обломки, очищая при этом пространство около Земли.
Наряду с этим изобретаются и новые условия использования космоса. К примеру, любой искусственный спутник должен иметь на борту резервные ресурсы топлива, которые позволят по окончании срока работы направить его на Землю или перевести в определенные для этого места на околоземной орбите.
Помимо этого, блоки для разгона ракет должны иметь системы слива топлива, чтобы предотвратить их последующий взрыв. Но такие мероприятия недостаточны, и проблема космических отходов на сегодняшний день остается незакрытой.
