Космический мусор вокруг Земли: проблемы и пути решения

Космический мусор: общая информация

Орбитальный мусор — это совокупность нефункционирующих искусственных объектов и их фрагментов на околоземной орбите.

Наиболее используемой частью околоземного пространства является диапазон высот от 600 до 1 тыс км — это так называемая низкая околоземная орбита (НОО). Орбита Земли содержит наибольшее количество космического мусора. Следующий кластер — геостационарная орбита, расположенная на высоте около 36 тыс км над экваториальным поясом планеты. Третья зона «загрязнения» Вселенной — солнечно-синхронные орбиты.

Объекты, которые отправляются в космос, не остаются там навсегда. На них воздействует космическое излучение, микрометеориты и другие осколки. Мусор постепенно теряет высоту и сгорает в плотных слоях атмосферы — каждые 10-11 в год список опасного мусора сокращается на 200-300 пунктов.

Объем мусора на орбите

Практически невозможно точно определить, сколько нежелательных объектов летает по орбите. В атмосфере постоянно сгорает мусор, осколки, регулярно выходят из строя космические аппараты, что увеличивает количество мусора. Кроме того, отслеживание мелких фрагментов технически сложно. Сегодня по орбите летают тысячи опасных объектов крупных размеров и миллионы мелких осколков, а их общая масса составляет несколько тысяч тонн.

По подсчетам Европейского космического агентства (на 2013 г.), на орбите находились:

• 22 тысячи объектов более 10 см;
• 750 тысяч осколков свыше одного см;
• 160 миллионов частиц размером около 1 мм.

Аналогичные цифры были приведены в отчете, подготовленном исследователями из МГТУ России. Баумана в начале 2019 года.

Общая масса мусора в околоземном пространстве оценивается от 6 до 7,5 тысяч тонн.

Основные источники засорения орбиты

Спутник-1 — первый в мире искусственный спутник Земли

В 1979 году американцы запустили первую программу изучения неработающих космических аппаратов. С тех пор это название «космический мусор» закрепилось за искусственными объектами, вращающимися вокруг Земли. Любопытно строение искусственных объектов, расположенных вблизи нашей планеты:

• операционные блоки — 6%;
• списанные космические аппараты — 22%;
• разгонные блоки и стартовые ступени — 17%;
• технологические элементы, отходы, связанные с пусками, осколки и обломки — 55%.

У мусора есть неприятная особенность: он способен размножаться прямо на орбите. Крупные фрагменты фрагментируются, образуя миллионы мелких фрагментов.

По оценкам инженеров НАСА, треть мусора на орбите является результатом всего 10 неудачных миссий.

Отработавшие спутники

Большинство космических аппаратов эксплуатируются от пяти до десяти лет, после чего их заменяют новыми.

За пятьдесят лет было запущено более 6,5 тысяч спутников, из которых около 3,5 тысяч до сих пор вращаются вокруг нашей планеты.

Сегодня несколько компаний планируют покрыть планету доступным интернетом через спутник. Для этого OneWeb хочет вывести на НОО около 700 устройств, а SpaceX — более 12 тысяч.

Такие проекты могут не только увеличить количество отходов на взлетно-посадочной полосе, но и создать риск столкновения работающих агрегатов. В начале сентября 2019 года европейский метеорологический спутник ADM-Aeolus чудом избежал столкновения с космическим кораблем SpaceX Starlink.

Еще одной проблемой могут стать кубсаты, маленькие или сверхмалые спутники, которые стали особенно популярными в последнее десятилетие. Они мало весят и стоят дешево, поэтому их забрасывают на орбиту как лишний груз десятками штук. В то же время они имеют короткий срок службы и практически неуправляемы.

Утилизация устаревших космических аппаратов происходит путем их спуска в атмосферу или выведения на утилизационные орбиты. Крупные объекты затапливаются в несудоходных районах Мирового океана. Для транспортировки аппарата на «мусорную» орбиту необходимо дополнительное топливо, а стоимость запуска каждого дополнительного килограмма в космос составляет десятки тысяч долларов. Никто не хочет платить лишние деньги.

Проект «Вестфорд»

Одним из крупнейших одноразовых космических остатков стал американский проект Westford, реализованный в начале 60-х годов. Военные хотели создать искусственную ионосферу для обеспечения надежной связи. Для этого на орбиту было отправлено почти полмиллиарда тонких медных игл. Иголки проработали всего несколько недель, после чего рассеялись и превратились в мусор. Большинство из них быстро сгорели в атмосфере, но более 40 скоплений все еще вращаются на орбите.

Ракетные блоки

На один килограмм массы, отправленной в космос, приходится около пяти лишних килограммов. Последние ступени ракет-носителей возвращаются на Землю, но верхние ступени остаются за пределами атмосферы. Обычно в них остается небольшое количество топлива (5-10%). Поэтому блоки часто взрываются, образуя сотни мелких осколков.

Другие источники

Космический мусор имеет другое происхождение. Есть вещи и инструменты, потерянные космонавтами. Значительную долю мелких частиц составляют несгоревшие остатки твердого ракетного топлива и капли жидкого металла от ядерных установок. Другой источник — противоспутниковые испытания: в 2007 году Китай сбил ракетой свой Fengyun-1C».

В чем опасность космической свалки?

Скорость крупных частиц может достигать 14 км/с, что делает их опасными для космических аппаратов, транспортных средств и орбитальных станций. Даже столкновения с частицами меньше 1 см достаточно, чтобы вывести из строя противометеоритную защиту, а после столкновения с объектом от 10 см в диаметре искусственные космические объекты почти всегда разрушаются. В мае 2016 года частица космического мусора размером всего в одну сотую миллиметра оставила на МКС 7-миллиметровый скол. С тех пор станция регулярно меняет курс, чтобы избежать трагических последствий.

Лишь недавно, в ноябре 2021 года, экипаж МКС столкнулся с угрозой столкновения с космическим мусором: за ситуацией следили специалисты НАСА и Роскосмоса. В ночь на 12 ноября обломок китайского метеоспутника Fengyun-1C должен был находиться в 600 метрах от МКС, и во избежание катастрофы орбита станции была поднята на 1200 метров, а экипаж укрылся в космических кораблях. Через три дня стало ясно, что столкновения удалось избежать, но никто не мог дать гарантий, что ситуация не повторится. По мнению экспертов, риск возникновения критической ситуации растет с каждым годом.

Еще одним существенным недостатком, связанным с космическим мусором, является световое загрязнение космоса, мешающее исследованиям астрономов. Ученые иногда принимают свет от рукотворных объектов за вспышки в далеких галактиках, а искусственные спутники, включая высокотехнологичную SpaceX, делают невозможными космические наблюдения и ухудшают видимость телескопов.

Часть космического мусора выпадает на землю: по оценкам экспертов, это около 150 тонн в год. Для бывших в употреблении космических аппаратов, не сгоревших в атмосфере, есть кладбище в южной части Тихого океана, в 4000 км от побережья Новой Зеландии. Несмотря на то, что морская фауна этого места традиционно считается бедной, всегда существует риск столкновения космического объекта с морскими животными.

Пока специалисты считают вероятность подобных событий достаточно низкой, но по мере роста числа захороненных объектов растет и риск для Мирового океана и его обитателей. В целом считается, что для земной поверхности, для людей, а также для флоры, фауны и наземной инфраструктуры риск столкновения с космическим мусором не очень высок из-за защиты атмосферы, но опять же: со временем ситуация может ухудшиться из-за увеличения количества мусора на орбите.

Еще одна серьезная опасность — захоронение военно-космической техники с ядерными установками на высоте от 650 до 1000 км, которая также не решена. Если такой объект упадет на Землю, последствия могут быть серьезными, вплоть до масштабной катастрофы с эвакуацией населения.

Некоторую опасность представляют и выхлопные газы вышедших из строя космических аппаратов, которые скапливаются на геостационарной орбите над экватором (пояс Кларка). Эта орбита наиболее удобна для запуска новых спутников, поэтому ее очистка станет глобальной задачей.

Эксперты предупреждают: увеличение количества мусора в космосе может привести к катастрофическим последствиям. Однажды его может быть так много, что Земля будет окружена кольцом, подобным кольцам Сатурна. Только она будет состоять из вышедших из строя техногенных объектов и их обломков и нарушать траектории полета оперативной техники. Если так будет продолжаться, человечество больше не сможет запускать искусственные спутники.

Что такое космический мусор и чем он опасен для жителей Земли

Орбитальный уборщик из Омска

В 2021 году японцы протестировали свою технологию и доказали, что она работает. Выяснилась правда: чтобы намагнитить объект, спутник должен потратить много времени и топлива. При таких темпах крупная космическая очистка может длиться веками и стоить миллиарды долларов.

Решение проблемы предложили в Омске. Они разработали космическую ловушку всего два на два метра. Он экономичен по топливу и прост в управлении. Спутник быстро подлетает к обломкам и цепляет их за трос, после чего начинает крутиться вместе с грузом.

«Есть центробежная сила, которая натягивает с одной стороны отходы, а с другой стороны верхнюю ступеньку, на которой находится двигательная установка. Эти силы уравновешиваются, и достигается тонкость: мы создаем импульс в сторону троса , кабель смещен», — рассказал доктор технических наук, профессор кафедры «Авиационная и ракетная техника» Омского государственного технического университета Валерий Трушляков.

За счет центробежной силы спутник увлекает обломок в атмосферу. Там горит и мусор, и космический корабль. Все орбитальные очистители по существу одноразовые. Это их основная проблема. Поэтому у дешевых российских устройств большие перспективы.

Откуда появляется космический мусор

Отходы в космосе отслеживаются и регистрируются. Так делают многие страны. Наиболее полные данные есть у США и России, так как обе страны создали в 60-х годах 20 века военную систему, которая предупреждала о ракетном нападении. В дальнейшем организации, занимающиеся мониторингом мусора, были разделены.

Наблюдение за загрязнением космоса осуществляется 2-мя способами — радиолокационным, оптическим.

Это космическое и техногенное загрязнение.

Первый тип возникает непосредственно в космосе вблизи Земли. Оно включает:

Что входит во второй список:

• спутники с потерей связи, они не выполняют работу;
• заключительные ступени ракет;
• обшивка искусственных спутников Земли;
• мелкие фрагменты (1-10 см).

Существуют специальные каталоги, в которых указан весь мусор крупнее 10 см. Если спутники, их потерянные части, ступени весят от 150 кг до 7 тонн и их легче обнаружить, то фрагменты, части размером менее 100 мм достаточно сложно обнаружить и зарегистрировать.

Количество мусора в каталогах указано приблизительно, так как США и Россия часто маскируют свои спутники под мусор. Примерное количество полностью устаревших спутников в околоземном пространстве составляет 1900. Количество мелких деталей — 19 000 шт.

Проблемы и угрозы

Степень опасности космического мусора в основном определяется тремя факторами:

1. как долго космический мусор находится на орбите;
2. какова скорость движения;
3. сложность утилизации космического мусора велика.

Основная проблема кризиса космического мусора — выход из строя функционирующих спутников при столкновении с космическим мусором. Из-за больших скоростей опасны даже частицы размером менее 1 см; они могут пробить противометеоритный защит орбитальной станции. При столкновении с объектом размером более 10 см любой космический корабль или станция гарантированно уничтожаются.

В мае 2016 года частица космического мусора размером в одну сотую миллиметра влетела в Международную космическую станцию ​​(МКС) и оставила на МКС скол диаметром около 7 мм. Чтобы предотвратить более разрушительные последствия, МКС должна регулярно менять свою орбиту и избегать обломков.

Кусок окна МКС, 2016 г. (Фото: ESA)

Хотя мелкий мусор не вызывает катастрофических последствий, опасность заключается в его гигантском объеме, неконтролируемом распространении в пространстве, высокой скорости и абсолютной непредсказуемости столкновений.

Сейчас около 99% потенциально опасных объектов вообще не контролируются из-за их малых размеров и высоких скоростей.

Под ударом из космоса

Вот уже полвека осколки космического мусора размером более 10 см ежедневно проникают в атмосферу Земли. Они почти всегда выгорают полностью. Только большие спутники, космические корабли и орбитальные станции обладают достаточной массой, чтобы часть горячих обломков достигла поверхности планеты. Их траектории заранее рассчитаны таким образом, чтобы эти рукотворные метеориты попадали на так называемое кладбище космических кораблей.

Он расположен в удаленном от побережья и закрытом для судоходства районе Тихого океана. Именно там нашли свое последнее пристанище многие орбитальные станции, в том числе знаменитый «Мир» и космические аппараты, загруженные продуктами жизнедеятельности космонавтов. Остатки МКС тоже упокоятся в свое время.

Правда, иногда случается аварийная ситуация и аппарат падает по нерасчетной траектории. Именно это произошло с разгонным блоком Long March 5B, а до этого с первой китайской орбитальной станцией Tiangong-1. В этом случае обломки теоретически могут упасть где угодно.

Остатки Tiangong-1 рухнули в море в 2018 году, но такие инциденты случались и над сушей. В 1979 году в Австралии упали обломки принадлежащей США орбитальной станции «Скайлэб», в 1991 году в Аргентине — советской станции «Салют-7». Но и тогда человечество отделалось небольшим испугом.

Дело в том, что большая часть поверхности планеты совершенно безлюдна: 70 % ее покрыто водой, более 20 % составляют пустыни, в том числе полярные, а также тундра, горы, тайга… Крайне маловероятно, что инопланетянин, будь то творение человека или природы, упал так неудачно, что кого-то ранил. Поэтому неудивительно, что космический мусор никогда не приводил к человеческим жертвам.

Правда, обломок российского спутника, упавшего с орбиты в 2007 году, не попал в самолет. Однако авиакомпания была предупреждена о месте и времени предполагаемого падения за две недели до этого инцидента.

С точки зрения материального ущерба наиболее серьезный инцидент произошел с советским спутником «Космос-954». В 1978 году управление аппаратом было внезапно потеряно, и операторы не смогли предотвратить падение. Дождь из обломков над безлюдными просторами северной Канады был бы без последствий, если бы «Космос-954» не был оснащен ядерным реактором. Операция по ликвидации радиоактивного загрязнения продолжалась много месяцев. Канада предъявила СССР счет на сумму более 6 млн канадских долларов, из которых было оплачено 3 млн.

Так что опасности попасть в голову каким-нибудь болтом со спутника практически нет. И даже если событие произойдет, вряд ли оно затронет населенные пункты.

Привет из стекла: в космосе есть антизвезды

Утилизация космического мусора

Разговоры о том, что космический мусор станет серьезной проблемой, начались еще в 1960-х годах, на заре освоения космоса. Но пока не придумали реальной возможности массово убирать мусор с околоземных орбит. «Есть программы по удалению космического мусора, но они изолированы и не решают проблему. Убрать можно только крупный мусор, то есть более 20 см, с объектами меньше 10 см большие трудности, говорит Бахтигараев из Института астрономии РАН.

Зеленая экономика Съедобная упаковка и солнечные паруса: новости космических экотехнологий

Поскольку существующие технологии не в состоянии избавиться от мусора, космические агентства начали уделять особое внимание профилактике. Стандарты представлены для новых юнитов, например на борт космического корабля помещается ресурс, чтобы они могли избежать столкновения с обломками. Они также оснащены броней, защищающей космический мусор, но только от мелкого.

На сегодняшний день работающей технологией утилизации космического мусора является выведение старых спутников на близлежащие орбиты. Это можно сделать с помощью космических кораблей-нарушителей, которые буксируют обломки на орбиты для утилизации. Используемые спутники также могут сами покидать свои места на остатках топлива. Но эти методы не получили широкого распространения.

Считается, что космический мусор не падает на Землю, но это не совсем так. Для бывших в употреблении крупных спутников и грузовых кораблей на Земле в Тихом океане есть кладбище, где их затапливают, так как в атмосфере они не сгорают. Это место находится в южной части Тихого океана недалеко от мыса Немо, самой внутренней точки на Земле. Над этим местом запрещено летать и плавать кораблям. Так проблема космического мусора превращается в проблему мусора почвы. С 1971 по 2016 год здесь было захоронено не менее 260 единиц.

Теперь перед астрофизиками стоит задача, как избавиться от мусора на геостационарной орбите или в поясе Кларка. Он находится прямо над экватором Земли на расстоянии 35 786 км. Эта орбита очень привлекательна для запуска спутников, так как самолеты на ней требуют меньше топлива и покрывают гораздо большую часть поверхности Земли, чем на других орбитах. Однако количество спутниковых станций на геостационарной орбите ограничено – их около 180. Помимо очистки геостационарной орбиты важно удаление космического мусора вблизи МКС, так как станция дорогая и очень уязвимая.

Там, где не сорят

Сегодня космические организации России, США, Китая, Японии и Франции, а также Европейское космическое агентство (ЕКА) официально следуют принципам, которые можно обобщить следующим образом: «Мы больше не будем засорять космос». В ООН есть Межведомственный координационный комитет по космическому мусору, своего рода платформа для координации усилий различных участников.

Правда, реальные действия некоторых космических держав не всегда соответствуют их громким декларациям. Например, в 2007 году Китай испытал противоспутниковое оружие на своем выведенном из эксплуатации метеорологическом спутнике Fengyun-1C. Аппарат разрушился на тысячи осколков, заполнив «орбитальную свалку».

Как человечество справляется с превращением в космический мусор спутников, которые, кстати, запускаются сотнями в год? Есть две стратегии — для низкой околоземной орбиты и для высокой геостационарной орбиты.

Околоземные спутники после завершения эксплуатации переводятся на низкие «орбиты-самоубийцы». Отметим, что даже на высоте 600 км остатки воздуха настолько сильно тормозят аппарат, что всего за несколько лет он вошел в плотные слои атмосферы и сгорел. Такая участь давно бы постигла МКС, которая находится на высоте 400 км над Землей, если бы ее орбита не поднималась регулярно. Однако большая часть обломков кружится на высоте 750-1000 км, и здесь объект может существовать веками и тысячелетиями. Так что важно вовремя спустить спутник, чтобы не потратить эти столетия впустую.

С блокировкой геостационарной орбиты, которая находится на высоте 36 000 км над Землей, они справляются совершенно по-другому. Космическому кораблю слишком далеко возвращаться на Землю для очистительного огня из атмосферы. Поэтому их обычно просто выводят на так называемую кладбищенскую дорожку. Он нецелесообразен для рабочих спутников, поэтому на нем хранится будущий космический мусор.

Искатель жизни: в чем уникальность новой марсианской миссии

Время собирать мусор

«Ситуацию с мусором в космосе можно частично сравнить с ситуацией с мусором на Земле, — сказал Валентин Уваров, член Космического совета РАН. «Обе проблемы нельзя решить частично: например, нельзя бороться с мусором на земле, собирая только бумагу или только бутылки. И там, и там нужно действовать системно».

В целом, по мнению экспертов, проблему космического мусора можно разложить на две важные составляющие. Первое: необходимость остановить рост космического мусора. Для этого при запуске новых аппаратов необходимо предусмотреть возможность их сжигания в атмосфере или выведения на орбиту захоронения, что требует многостороннего соглашения на международном уровне.

«По законам большинства стран мира, владелец автомобиля, пришедшего в негодность, не может оставить его на улице, он обязан отправить его на утилизацию. Для космической техники такой нормы нет, и было бы приятно сделать такой», — отмечает Уваров.

Вторая проблема — как быть с уже вышедшими из строя искусственными объектами в космосе. Эксперт РАН считает, что для этого потребуется специальная международная организация, действующая в интересах трех ведущих космических держав — США, России и Китая. Он должен быть политически нейтрален (как Красный Крест), так как на околоземной орбите остаются вышедшие из строя подразделения, которые использовались в тайных целях.

«Важно не реализовать политические амбиции той или иной страны, а решить проблему вывоза мусора», — говорит Уваров. «Сейчас по многим вопросам не отработаны правовые нормы: нет четкого понятия безопасной встречи, даже если в космосе миллионы объектов, нет правил регулирования воздушного движения».

Что такое синдром Кесслера и при чем он здесь

Ученые предполагают, что в какой-то момент мы уже не сможем выводить на орбиту новые спутники, так как они будут полностью заняты космическим мусором. Это может произойти из-за каскадного эффекта, называемого синдромом Кесслера:

Быстро растущий объем космического мусора будет производить другой мусор, а это, в свою очередь, приведет к появлению нового мусора в результате цепной реакции.

Общая природа каскадного эффекта такая же, как у цепной ядерной реакции. Таким образом, взлетно-посадочные полосы будут заняты, и человек больше не сможет запускать самолеты из-за неуправляемых столкновений.

Вероятность столкновений на любой орбите возрастает примерно пропорционально квадрату числа космических объектов. Есть ученые, считающие, что каскадный эффект уже начался в некоторых областях орбит и для некоторых классов космического мусора (на высотах 900-1000 км и 1500 км).

Наиль Бахтигараев, старший научный сотрудник Отделения астрономии РАН:

«Около десяти лет назад был шум по поводу эффекта Кесслера. Думали, что вот-вот начнется, но потом отложили. Когда она начнется, зависит от уровня развития науки и техники. Но даже если мы примем технические меры по уничтожению мусора, этот момент все равно наступит. Прямо сейчас мы замедляем его и удаляем»

10 февраля 2009 года на расстоянии 790 км над уровнем моря столкнулись два спутника: американский «Иридиум-33» и российский «Космос-2251». В результате самолет разлетелся на 600 осколков размером более 5 см и несколько тысяч более мелких.

Однако на сегодняшний день столкновения рабочих самолетов с космическим мусором на орбите происходят довольно редко из-за функционирующих систем слежения. Есть еще одна проблема — взрывы старых спутников, на борту которых было топливо и отработанные аккумуляторы. При различных видах ударов они могут повредить функционирующие спутники больше, чем при обычных столкновениях.

Покончить с расточительностью

Есть еще один аспект проблемы. Спутники приходится так часто запускать, потому что в настоящее время на орбите невозможна ни дозаправка, ни мелкий ремонт. Немыслимо бросить машину и купить новую, если в ней просто закончился бензин или спустило колесо. Но с космическими кораблями стоимостью в сотни миллионов долларов они делают именно это. Конечно, эти брошенные спутники становятся космическим мусором, а вслед за ними приходят новые, так что лет через 10-15 они тоже заполнят космическое наполнение.

Ситуация начала меняться с запуском проекта Mission Extension Vehicle (MEV), реализуемого корпорацией Northrop Grumman и ее дочерней компанией SpaceLogistics LLC. Обычно спутники выводятся из эксплуатации не потому, что бортовые системы вышли из строя, а после того, как закончился запас топлива — невозможно скорректировать орбиту и сохранить нужную ориентацию в пространстве.

Блок MEV стыкуется с таким спутником и берет на себя эти функции, фактически играя роль буксира. Это позволяет спутнику работать несколько лет и отдаляет превращение в космический мусор. А после завершения миссии MEV может отвезти отделение в кладбищенский переулок, где разрушения никому не будут угрожать.

Northrop Grumman имеет контракт с телекоммуникационным гигантом Intelsat, который управляет 50 спутниками связи на геостационарной орбите. На сегодняшний день серия MEV успешно продлила работу двух спутников. Первая стыковка состоялась 25 февраля 2020 года. Это был не только первый случай продления жизни спутника, у которого закончилось топливо, но и вообще первая стыковка коммерческого космического корабля. Второе «спасение» состоялось 12 апреля 2021 года.

MEV не позиционируется как сборщик мусора, его задача — продлить жизнь существующим устройствам. Но, по словам разработчиков, он может стыковаться со спутниками всех основных типов. Так что теоретически его можно использовать как чистящее средство.

Расширение эксплуатации существующих спутников, их скорейший уход с орбиты и удаление существующего мусора — три кита, на которых должна базироваться чистота околоземного пространства. В пути еще многое предстоит сделать. Но шаг за шагом в космос выходит земной подход к экологии и логистике. Возможно, в этом и состоит суть настоящего освоения космоса.

Читайте также: Самый быстрый вертолет в мире: скорость военного и гражданского

Швейцарский мусоровоз

В Швейцарии не пожалели средств на уборку помещений и придумали мусоровоз под названием «Чистое пространство». Европейское космическое агентство выделило на этот проект в общей сложности 100 миллионов долларов. Запуск миссии запланирован на 2025 год.

«Первой целью будет Vespa. Механический блок весит 112 килограммов. Необходимо было вывести на орбиту несколько спутников одновременно одной ракетой-носителем. Vespa сейчас не контролируется земными властями. Она вращается вокруг Земли с высота оси 800 километров. Это один из самых сложных объектов на орбите», — сказал Фолькер Гасс, директор Швейцарского космического центра.

Мусоровоз будет использовать искусственный интеллект для расчета траектории полета, обнаружения спутника и захвата его руками-манипуляторами. Казалось бы, довольно простая задача. Но в космосе это потребует ювелирной точности.

«В научно-фантастических фильмах часто можно увидеть, как астронавт пытается поймать инструмент, но если он делает сложное движение, инструмент улетает в космос, как мячик для гольфа. Точно так же может случиться и Vespa», — сказал исследователь. Швейцарский космический центр Мюриэль Ришар.

Методы устранения космического мусора

К сожалению, человечество пока не придумало эффективных способов утилизации космического мусора. В современном мире эта проблема очевидно актуальна и остра для людей.
На данный момент ученые предлагают несколько вариантов, но все они из области фантастики и стоят нереально дорого. И главное, пока это возможно.

Из нескольких возможных мер контроля и ликвидации можно использовать сбор, утилизацию и управление полетом.

НАСА предлагает корректировать движение обломков с помощью лазеров. Но это конечно дорогое удовольствие. Эффект от лазерной установки нужен ежедневно, чтобы хоть как-то изменить ход предметов в помещении.

Европейское космическое агентство требует использовать струйный поток вместо лазера. Но эта идея подходит только в том случае, если речь идет о крупных объектах. Европа также предлагает собирать мусор в сети и перенаправлять его на пути утилизации. К сожалению, но эксперимент с таким выловом мусора не оправдал надежд исследователей.

Также есть идеи удаления космического мусора с помощью роботов. Кроме того, им пришла в голову идея создания специального спутника для его сбора.

Человечество не только загрязняет свою изначальную планету, но и его деятельность привела к загрязнению космического пространства. А это уже катастрофа.

Несомненно, загрязнение космоса является мировой проблемой. Необходимо создавать международное право и проекты в этом направлении.

Страны-рекордсмены по загрязнению космоса

До 2006 года неизменными чемпионами были Российская Федерация и США. Потом присоединилась Поднебесная. Зимой 2006 года Китай запустил противоспутниковую ракету. После испытаний каталог пополнился 2200 наименованиями космического мусора.

Земля — ​​источники загрязнения космоса:

1. Россия — 32% от общего числа.
2. Китай — 31%.
3. США — 29%
4. Другие страны — 8%.

С 1957 года человечеством было отправлено «в бегство» около 7000 тонн мусора.

В космос со шваброй

однако перестать мусорить – это только полдела. Многие специалисты уверены, что количество космического мусора будет расти как снежный ком, даже если человечество больше не выведет на орбиту ни одного аппарата. Ведь каждый новый осколок, порожденный очередным космическим столкновением, в свою очередь становится «пушечным ядром» и может стать участником новых столкновений.

Это значит, что в помещении необходима уборка. И чем раньше мы уберем устаревшие спутники с их орбит, тем меньше у нас будет проблем с нарастающей лавиной мусора.

Реализуется множество проектов по очистке космического мусора. Однако основных подходов к конструированию космической метлы всего два. Во-первых, можно замедлить обломки с помощью лазерного луча или плазменного луча. Тогда они потеряют скорость, уйдут на более низкую орбиту и сгорят в атмосфере. Правда, такие технологии пока тестировались только в наземных лабораториях. Во-вторых, очистное устройство может быть прикреплено к отработавшим спутникам и сходить с орбиты вместе с ними. Своего рода самопожертвование ради чистоты помещения.

Кстати, некоторые технологии механического захвата мусора уже прошли первые испытания на орбите. В 2018 году спутник RemoveDEBRIS, разработанный в Университете Суррея и запущенный астронавтами с МКС, поочередно тестировал два способа захвата космического мусора. Он зацепил его гарпуном и поймал сетью. Правда, в этих испытаниях использовались объекты, специально выпущенные в космос. Испытания на реальном космическом мусоре — дело будущего.

RemoveDEBRIS — это исследовательский проект, но уборка помещений уже стала коммерческой. Первым в истории контрактом на удаление космического мусора стало соглашение между Европейским космическим агентством и швейцарским стартапом ClearSpace. Подрядчик пообещал спроектировать и построить робота-уборщика ClearSpace-1, который будет запущен в 2025 году.

Цель этой испытательной миссии — сжечь одиночный фрагмент космического мусора в атмосфере Земли. Эта честь досталась отработанному элементу ракеты «Вега», запущенной в 2013 году. Это 100-килограммовый полый конус, который вращается вокруг Земли на высоте около 800 км.

Планируется, что ClearSpace-1 будет захватывать «жертву» четырьмя манипуляторами. Уцепившись за нее, камикадзе-падальщик возьмет курс на самоуничтожение в атмосфере Земли.

Отметим, что ESA заплатит за эту услугу 86,2 млн евро. Эту сумму можно сравнить со стоимостью запуска нового спутника на орбиту. Это действительно гонорар для любого уборщика.

Вселенную лихорадит: температура в космосе повысилась в несколько раз и чем это может грозить

Опасность космического мусора

Долгое время проблема герметизации пространства вокруг нашей планеты казалась чисто теоретической. Только в 80-х годах прошлого века всерьез занялись мусором в космосе.

Угроза для работающих спутников

Наибольшую опасность для движущейся техники представляют осколки спутников и ракет. В космосе нет силы трения, и тела движутся по орбите планеты с огромной и постоянной скоростью.

Даже небольшой осколок может повредить большое устройство, разрушить спутник или убить космонавта.

Наихудший сценарий в конце 70-х описал американский инженер Дональд Кесслер. По его словам, неконтролируемое увеличение количества юнитов в космосе может привести к каскадному эффекту. Взрыв или разрушение одного из них породит тысячи осколков, которые поразят соседние объекты. Они, в свою очередь, станут источником нового мусора.

Пока вероятность столкновений не слишком велика, но неприятные инциденты уже случались:

• В 1996 году спутник CERISE столкнулся с частью бака ракеты-носителя «Ариан-5».
• В 2006 году после столкновения российский аппарат «Экспресс-АМ11» был выведен из строя».
• В 2009 году спутник «Иридиум» врезался в бездействующий российский спутник «Космос-2251».

Пилотируемые корабли получили повреждения от столкновений с обломками. В 1983 году, после возвращения шаттла «Челленджер», в иллюминаторе были обнаружены следы попадания микрочастицы краски. В 1999 году МКС обошла старый разгонный блок.

Электромагнитное загрязнение космоса

Существует два вида электромагнитного излучения Земли — естественное и искусственное.

Что естественно:

• атмосферные электрические возмущения;
• тепловое радиоизлучение;
• космическое излучение;
• радиоизлучение Солнца и планет.

Источниками искусственного радиоизлучения называются:

• космическое оборудование;
• спутники выведены на орбиту.

Информация такого типа не воспринимается людьми всерьез, так как воздействие невозможно увидеть или почувствовать. А вот электромагнитное излучение при постоянном воздействии приводит к снижению иммунитета, сбоям в работе нервной системы, нарушению работы сердечно-сосудистой и эндокринной систем.

Активные системы удаления космического мусора

Системы активного удаления космического мусора — это аппараты, которые захватывают и уводят космический корабль с орбиты либо на более низкую орбиту (для сжигания в атмосфере), либо на орбиту захоронения. Путь осаждения должен располагаться достаточно далеко от рабочих путей.

Создание систем активного удаления является приоритетной областью исследований, координируемой Межагентским координационным комитетом по космическому мусору (IADC).

В настоящее время разрабатываются системы активного удаления с использованием бортовых лазерных установок, а также установок, использующих ионные пучки (КА-пастухи с ионными пучками).

Конструкторское бюро «Южное» предложило разработку системы активного удаления с использованием двигательных установок, отличительной чертой которой является «захват» объектов космического мусора с помощью развертывающейся крупной сети.

Космический корабль «Перехватчик» — новая разработка ОКБ «Южное», включающая в себя корабль-перехватчик и наземный комплекс управления.

КА «Перехватчик» конструктивно состоит из блока аппаратуры, двигательной установки, солнечных батарей и набора модулей захвата – 6–7 штук (ярусов) (рис. 5).

Рисунок 5

Модуль захвата (рис. 6) имеет плоское основание в виде рамы, на которой установлены тормозные двигатели и телескопические штанги, на которых закреплена прочная эластичная сетка.

Рисунок 6

В транспортном положении штанги и сетка складываются вместе. В рабочем режиме телескопические штанги верхнего модуля выдвигаются, расправляя сетку.

Корабль-перехватчик маневрирует с помощью бортовой системы наведения и двигательной установки, приближаясь к объекту на достаточном для захвата расстоянии. Перед попаданием объекта КМ в модуль захвата телескопические стержни выдвигаются и распрямляют сеть (рис. 7). После захвата объекта модуль захвата закрывается с помощью специальных тросов, проходящих по стержням, которые стягивают вершины стержней вместе, и наматываются на катушку, прикрепленную к нижней части модуля. Эластичная сетка надежно фиксирует объект.

Рисунок 7, 3D художник Владимир Тихонов

Тормозные двигатели модуля захвата включаются одновременно с отделением модуля захвата по команде от космического корабля, и с помощью собственной двигательной установки модуль выводит космический мусор на орбиту захоронения.

Загрязнение космоса: причины и основные источники

Загрязнение космоса имеет множество причин и явлений. В этом причина постоянного процесса замыкания пространства.
Например, при пуске ракет запускаются части установок. Кроме того, работа реактивных двигателей насыщает пространство химическими веществами, несвойственными космической среде. Опять же, космический мусор как источник загрязнения околоземного пространства — явление устрашающее. Кроме того, электромагнитное излучение и радиоактивное загрязнение исходят от систем радиопередачи и спутников.