Источники и причины появления космического мусора вокруг земли

Борьба с космическим мусором, проблемы и пути решения

Все уже давно поняли, что космический мусор очень сильно мешает. Но что с ним делать? Как не навредить нашей же планете лишний раз? Многие ученые уже выдвинули свои идеи:

1. Японские естествоиспытатели создали специальный радар, который распознает любые частички мусора, даже самые маленькие.
2. Компания SpaceX уже отправила на МКС (Международную Космическую Станцию) робота-уборщика обломков космического мусора.
3. А вот китайские ученые предлагают не церемониться с обломками — они хотят создать лазер, с помощью которого можно уничтожить весь мусор.
4. Специалисты из университета Тулузы разработали специальные «буксиры», которые притягивают к себе космический мусор с помощью магнитного поля.
5. Сингапурский стартап Astroscale, основанный японскими инженерами, предложил свой вариант уборки мусора с околоземной орбиты. Они создали космического уборщика мусора. Он определяет местонахождение обломков, сближается с ними, притягивает к себе и собирает. После того, как мусор наполнит его до конца, он войдет в атмосферу Земли, сгорит сам и заодно поможет уничтожиться мусору.
6. В 2020 году доктор Зигфрид Янсон начал разрабатывать специальное устройство, с помощью которого можно очистить орбиту Земли. Его назвали — Brane Craft. Он представляет собой мембрану размером 90 х 90 сантиметров и весом в 85 граммов. Принцип работы данного устройства очень простой — с помощью двигателей он подлетает к мусору, оборачивает его со всех сторон, создавая своеобразный кулечек, а затем направляет его в атмосферу Земли, где он сгорает.
7. А вот «Роскосмос» считает, что пока не существует достойных уборщиков космического мусора, нужно обезопасить Землю как можно лучше. И они установили в Бразилии специальное устройство, которое предупреждает об опасности обрушения обломков на места, где живут люди.
8. МКС в 2020 году создало ионный двигатель, который будет работать на мусоре из космоса. Но, чтобы использовать его нужно для начала научиться отлавливать эти самые обломки.
9. Инженеры самых крупных космических компаний ведут диалоги о поимке обломков, которые летают на нашей орбите. Ведь почти все они — это части старых спутников и ракет, а значит, сделаны из дорогих материалов, которые можно использовать повторно. Но как это сделать? Ведь эти обломки движутся с огромной скоростью (примерно 7 км/с) и даже маленькая капля краски пробивает скафандр. А запускать сборщиков мусора, которые будут двигаться с такой скоростью неразумно, так как потратится еще большее количество денег, нежели от производства нового материала.

Конечно, еще не все доведено до идеала, но ученые уверены, что совсем скоро смогут избавить орбиту Земли от мусора.

Как видите, прогресс не стоит на месте — ученые постоянно придумывают новые способы для борьбы с данной глобальной проблемой, но пока ни одно из предложений не избавило от проблемы.

Но, если ученые и инженеры будут и дальше работать в этом направлении, то уже совсем скоро космическое пространство избавится от такого ужаса — как мусор.

ЗИЛ-164 Расход топлива Размеры Грузоподъемность Объем бака История

См. также

Куда девается космический мусор?

С низкой околоземной орбиты любой крупный объект спускается в атмосферу, где сгорает быстро и полностью — нам на голову даже пепел не падает.

А вот с маленькими кусочками дело обстоит сложнее. Несколько организаций США и России надежно отслеживают лишь космические аппараты и фрагменты мусора крупнее 10 см. Объекты с размерами от 1 до 10 см практически не поддаются счету.

С геостационарной орбиты устаревшие или прекратившие нормально функционировать спутники задвигают подальше, на высоту около 40 тысяч километров, чтобы освободить место для новых претендентов.

Так, за геостационаром, появилась орбита захоронения, где «умершие» спутники будут по инерции летать еще сотни лет.

Эффект Кесслера

Эффект (синдром) Кесслера — гипотетическая ситуация, при которой накопившийся на земной орбите мусор сделает ближний космос недоступным для человечества. Своё название синдром получил по имени консультанта космического агентства НАСА Дональда Кесслера, впервые детально представившего такой сценарий в своих исследованиях.

Суть эффекта Кесслера состоит в постоянно повышающейся плотности объектов на околоземной орбите и, следовательно, увеличении вероятности столкновения двух крупных объектов. Результатом такого столкновения должно стать образование множества более мелких осколков, таким образом, каждый из них также в дальнейшем может столкнуться с другими осколками. По мнению Кесслера, нарастание плотности космического мусора будет расти по экспоненте.

Эффект Кесслера может сделать космос недоступным для человека

Согласно расчётам НАСА, уже в 2007 году на околоземной орбите (от 200 до 2000 км над поверхностью Земли) было достаточное для начала реализации сценария эффекта мусора. Вероятные крупные столкновения должны в среднем совершаться каждый 5 лет даже в том случае, если все дальнейшие космические запуски будут отменены.

Оценки

Немножко профилактики

Прежде чем мы займемся непосредственной очисткой, стоит поговорить о профилактике и ликвидации последствий. К примеру, мы можем начать делать спутники и космические станции более прочными. Усилить защиту от ударов (как космического мусора, так и метеорных тел). Спутники также должны быть более маневренными.

При этом мы должны сделать все возможное, чтобы предотвратить появление космического мусора. Во избежание столкновений, например, орбиты всех обломков мусора и возможных целей должны быть известны заранее. К счастью, эта информация предоставляется каталогом U.S. Strategic Command (USSSTRATCOM). Офис Европейского космического агентства, ответственный за космический мусор, предоставляет прогнозы событий и оценку риска столкновений в качестве сервиса для миссий ESA и третьих лиц.

Международное сотрудничество

В целом у проблемы космического мусора как у всякой сложной и актуальной проблемы существует несколько измерений: научное, техническое, юридическое, экологическое и пр

Несмотря на то, что эта тематика привлекает внимание многих национальных исследовательских центров, космических агентств и с различной степенью углубленности периодически обсуждается на многочисленных комитетах и комиссиях международных организаций, таких как Международная астронавтическая федерация (IAF), Комитет по Исследованию Космического пространства Международного совета Научных союзов (COSPAR), Международный союз электросвязи (ITU), Международный институт космического права (ICJ) и других, представляется, что в последнее время совместная скоординированная деятельность двух международных органов в «техническом» и «политико-правовом» измерениях данной проблемы вывела её понимание на качественно новый уровень. Это Межагентский координационный комитет по космическому мусору (IADC) и Научно-технический подкомитет Комитета ООН по использованию космического пространства в мирных целях (STCS UN COPUOS).

Поиск и наблюдение за космическим мусором

Отслеживанием опасных космических объектов занимаются многие организации: NASA, EKA, обсерватории крупнейших университетов. Для этого используются радиолокационные станции и мощные телескопы, включая знаменитый «Хаббл».

Телескоп Хаббл

В каталоге американской военной системы US Space Surveillance Network 23 тыс. объектов.

Изучается мусор и в космосе: в конце прошлого столетия на орбите работали спутники LDEF и EURECA.

В России для отслеживания и контроля небесных объектов используется военная система СПРН и сеть «гражданских» станций наблюдения. Существует центр предупреждения об опасных ситуациях в космосе (АСПОС), который располагает 36 телескопами. Они могут обнаружить объекты на высотах до 50 тыс. км. В каталоге системы СПРН 15,8 тыс. объектов.

Космический мусор вынудил МКС трижды менять курс в 2014

Космический мусор доставил МКС проблем

Не забывайте, что даже незначительное изменение положения МКС требует нескольких дней для маневра. В 2014 году Международная космическая станция была вынуждена трижды менять положение, чтобы избежать возможного катастрофического и смертельного столкновения

Что более важно, 2014 год не был чем-то особенным по части таких маневров. Мусор постоянно отслеживается с Земли и на борту МКС, так что изменения орбиты происходят постоянно

Однако бывают времена, когда мусор замечают слишком поздно, чтобы успеть передвинуть МКС. В такие напряженные моменты все астронавты отсиживаются в укрытии.

Литература

Поиск и отслеживание

См. также: Категория:Система контроля космического пространства

Существует множество инструментов контроля околоземных орбит с целью поиска объектов на ней. Их можно разделить на радиолокационные и оптические. Обнаружение орбитальных объектов может быть также дополнительной функцией универсальных инструментов исследования космического пространства или оборонных систем. Также существует ряд специализированных инструментов. В СССР и США были созданы мощные инструменты отслеживания космического пространства. Также ряд специализированных инструментов существует в Европе и других странах. Также работает ряд национальных программ отслеживания околоземных объектов и борьбы с космическим мусором. Для координации их деятельности создано .

Россия (СССР)

В Советском Союзе была создана система контроля космического пространства, которая и сегодня ведет каталог орбитальных объектов на основании данных систем СПРН и специализированных станций наблюдения за околоземным пространством. Засоренностью космоса начали заниматься в 1985 году в Министерстве обороны и в Академии наук страны. Уже в 1990 году были получены первые практические оценки и разработана математическая модель засоренности околоземного космического пространства. В 1992 году впервые в стране был создан проект стандартных исходных данных (СИД) для обеспечения работ по созданию космических орбитальных средств.

В Федеральную космическую программу России на 2016—2025 годы включено создание к 2025 году «уборщика» мусора с геостационарных орбит (на которых на 2014 год находится до 1000 неэксплуатируемых объектов). Планируется, что в течение полугода каждый «Ликвидатор» будет переводить на орбиту захоронения до 10 объектов.

На 2015 год по данным российской системы предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве находится более 17 000 космических объектов искусственного происхождения. Из них действующих — 1 336, остальное — космический мусор.

Помимо систем СПРН поиском и идентификацией орбитальных объектов занимается специализированный радиооптический комплекс распознавания космических объектов «Крона», а также станция оптических наблюдений «Архыз», алтайский оптико-лазерный центр имени Г. С. Титова, оптико-электронный комплекс «Окно».

США

В США существовало множество программ контроля околоземного пространства как военного назначения так и гражданских, например , , . Наиболее близка к теме космического мусора . В рамках их работы создано множество инструментов, в том числе специализированных. Например, , и другие.

Сеть по наблюдению за космическим пространством США (англ.) — служба, созданная для отслеживания траекторий объектов на околоземной орбите. Отслеживаются объекты диаметром от нескольких сантиметров.

ЕС

Под эгидой Европейского космического агентства функционирует ряд инструментов контроля околоземного пространства.
Такие как ,, .

Навигация

Как бороться с космическим загрязнением

Сегодня не существует эффективных практических мер по очищению околоземного пространства от загрязнения. Поэтому международное сотрудничество приоритетно занимается развитием обеспечения безопасности полетов.

Какие есть направления:

1. Мониторинг за экологической обстановкой, регистрация нового мусора в каталогах.
2. Моделирование космического мусора с помощью математических расчетов.
3. Развитие систем, которые смогут прогнозировать опасность загрязнения для полетов и осуществлять контроль над сближением мусора и космических объектов.
4. Создание средств защиты, которые спасут космическую аппаратуру от повреждений, если она столкнется с мусором.
5. Внедрение мероприятий по сокращению засорения.

Ниже описаны последние разработки:

1. «Лазерная метла». Суть метода заключается в том, лазер обнаруживает мусор и воздействует на него. Его цель не разрушение, а только изменение скорость. Такое возможно из-за воздействия светового давления. «Лазерная метла» осуществляет свою работу с космоса и с Земли. Поэтому есть 2 названия: «Система космического базирования», «Система наземного базирования». Метод малоэффективен. Скорость движения частиц – 7,2 км/сек. Чтобы изменить орбиту одного небольшого обломка, нужно воздействовать на него лазером несколько суток.
2. «КлинСпейс Ван». Проект, предложенный университетом Лозанны, Швейцария. На орбиту отправляется наноспутник. Он, приблизившись к вышедшему из строя космоаппарату, хватает его. Далее наноспутник падает на Землю. Стоимость строительства и запуска такого спутника – 200 тысяч долларов, что в разы меньше, чем убыток от разрушения спутника связи. Урон оценивается в таком случае в десятки миллионов долларов.
3. Солнечный парус. Идея Суррейского института в Великобритании. Суть в том, что спутники оснащают специальным парусом. После того как аппарат перестает работать, солнечный парус тормозит его и сводит с орбиты. Тестовый вариант уже запущен на орбиту.
4. Проект GOLD. Безумная идея, предложенная в 2010 году канадскими учеными. Его суть в том, чтобы к каждому космическому аппарату прикрепляли огромный шар с гелием. Он поможет затормозить спутник. Затем в течение года происходит путь до плотных слоев атмосферы, где происходит сгорание.

Космическое загрязнение – большая проблема человечества. Если не будут приняты меры по его снижению, то закончатся полеты на орбиту. Так остановится освоение космического пространства. Радиоактивное и электромагнитное излучение, мусор из космоса наносят урон Земле.

Основные источники засорения орбиты

Спутник-1 – первый в мире искусственный спутник Земли

В 1979 году американцы запустили первую программу по изучению космических аппаратов, находящихся в нерабочем состоянии. С тех пор это название «космический мусор» прикрепилось к рукотворным объектам, вращающимся вокруг Земли. Любопытна структура искусственных объектов, находящихся в непосредственной близости от нашей планеты:

• работающие аппараты – 6%;
• выведенные из эксплуатации КА – 22%;
• разгонные блоки и ступени РН – 17%;
• технологические элементы, отходы, сопутствующие запускам, фрагменты и обломки – 55%.

Мусор обладает неприятной особенностью: он способен воспроизводиться прямо на орбите. Крупные обломки фрагментируются и образуют миллионы мелких осколков.

Инженеры НАСА считают, что треть обломков на орбите – это следствие всего лишь 10 неудачных миссий.

Отработавшие спутники

Большинство космических аппаратов работает пять-десять лет, после чего их меняют на новые.

За пятьдесят лет было запущено более 6.5 тысяч спутников, из которых около 3.5 тысяч все еще вращается вокруг нашей планеты.

Сегодня сразу несколько компаний планируют покрыть планету доступным спутниковым интернетом. OneWeb для этого хочет вывести на НОО около 700 аппаратов, а SpaceX – более 12 тысяч.

Система спутников Starlink

Подобные проекты способны не только увеличить количество орбитального мусора, но и создают опасность столкновений работающих аппаратов. В начале сентября 2021 года европейский метеоспутник ADM-Aeolus чудом избежал столкновения с аппаратом Starlink от SpaceX.

Еще одной проблемой могут стать кубсаты – малые или сверхмалые спутники, ставшие особенно популярными в последнее десятилетие. Они немного весят и дешево стоят, поэтому их забрасывают на орбиту в виде дополнительного груза десятками штук. При этом они имеют малый срок жизни и практически неуправляемы.

Спутник формата CubeSat

Утилизация отработавших свой срок космических аппаратов происходит путем их спускания в атмосферу или вывода на орбиты захоронения. Крупные объекты затапливают в несудоходных районах Мирового океана. Для транспортировки аппарата на «мусорную» орбиту необходимо дополнительное горючее, а стоимость вывода в космос каждого лишнего килограмма – десятки тысячи долларов. А платить лишние деньги никто не хочет.

Проект «Вестфорд»

Одним из самых крупных единоразовых засорений космоса стал американский проект «Вестфорд», реализованный в начале 60-х годов. Военные хотели создать искусственную ионосферу для обеспечения надежной связи. Для этого на орбиту отправили почти половину миллиарда тонких медных иголок. Иглы работали всего несколько недель, после чего разлетелись, превратившись в мусор. Большая их часть быстро сгорела в атмосфере, но более 40 скоплений до сих пор кружит на орбите.

Ракетные блоки

На килограмм массы, выведенной в космос, приходится примерно пять килограмм дополнительной.

Последние ступени ракет-носителей возвращаются на Землю, а вот разгонные блоки остаются за пределами атмосферы. Обычно в них остается небольшое количество топлива (5-10%). Поэтому блоки часто взрываются, образуя сотни мелких осколков.

Отстыковка твердотопливных ракетных ускорителей

Другие источники

Космический мусор имеет разное происхождение. Есть вещи и инструменты, потерянные космонавтами. Значительная доля небольших частиц – это несгоревшие остатки твердого ракетного топлива и капли жидкого металла из ядерных установок. Еще одним источником являются испытания противоспутникового оружия: в 2007 году с помощью ракеты Китай сбил свой аппарат «Фэнъюнь-1C».

Интересные факты

С космическим мусором связано несколько любопытных фактов, небезынтересных не только тем, кто напрямую занимается этой проблемой, но и для любого человека, интересующегося популярной наукой.

Скорость движения обломков в космосе очень велика, поэтому человеку тяжело бороться с космическим мусором

• Скорость взаимного движения обломков на околоземной орбите — 10 километров в секунду. Именно высокая скорость движения является одной из главных трудностей при борьбе с космическим мусором.
• С начала космической эры и до 80-х годов СССР и США провели в открытом космосе ряд испытаний противоспутникового оружия, итогом чего стало образование огромного количества обломков, вращающихся на геостационарной орбите. До 7% всего мусора в ближнем космосе — итог именно таких испытаний.
• В начале нашего столетия к подобным испытаниям подключился и Китай. В 2007 году противоспутниковая ракета уничтожила отслуживший своё китайский спутник «Фэнъюнь-1». Итог — образование на орбите тысяч новых обломков.
• В 1983 году при столкновении американского шаттла с крохотной по размерам песчинкой (0,2 мм в диаметре) на иллюминаторе аппарата образовалась глубокая трещина.
• В феврале 2009 года произошла крупнейшая космическая авария, связанная со столкновением двух крупных геостационарных объектов. В космосе столкнулись 2 спутника связи: американский «Иридиум» и вышедший из строя российский «Космос-2251». Результат — образование около 600 крупных и мелких обломков.

Космический мусор — новая проблема, с которой столкнулось человечество при освоении ближнего космоса. Однозначного решения стоящей перед главными космическими державами проблемы нет. Все основные методы избавления от космического мусора сталкиваются либо с излишней дороговизной, либо с невозможностью обеспечить эффективное техническое решение. Однако накопление мусора на геостационарной орбите уже сейчас может угрожать не только управляемым полётам на околоземное пространство, но и самим земным поселениям. Так что поиск путей решения проблемы — одна из главных задач, стоящая перед космическими державами в ближайшей перспективе.

Литература

Снимки из космоса

Катер РЅР° воздушной подушке «РЎРµРІРµСЂ-2»

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.

1. Установка сети (длиной 700м) для захвата хлама с последующей перевозкой, захоронением выше 240 км от Земли.
2. Использование солнечного паруса (двигателя, использующего космический мусор) — источника энергии движения с космическими агрегатами для транспортировки мусора.
3. 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.

Методы удаления космического мусора

Специалисты, занимающиеся проблемами космоса, предлагают различные методы борьбы с космическим мусором. Большая часть способов сегодня находится в стадии разработки:

• огромные металлические сети-улавливатели;
• буксир, вывозящий обломки станций, спутников;
• солнечный парус для выведения объектов с орбиты;
• воздушные шары, обволакивающие мусор, для ускорения возвращения отработанных спутников на Землю;
• воздействие лазером для смены траектории полета мусора;
• распыление вольфрамовой пыли по контуру орбиты, что предупредит прохождение мусорных фрагментов к поверхности Земли.

Как убрать за собой?

Законодательно утвержденного международного соглашения относительно уменьшения мусорной нагрузки на орбите Земли сегодня не существует. Каждая страна руководствуется своими принципами в этих вопросах (например, уничтожение китайского спутника встречной ракетой в январе 2007 года). Общие рекомендации включают следующие положения:

• спуск отработанных станций на землю с последующей переработкой и утилизацией;
• выведение нефункционирующих аппаратов за пределы орбиты.

Космическое агентство предложило несколько альтернативных вариантов решения проблемы загрязнения космоса:

1. Смещение обломков реактивной струей. Для реализации проекта требуются мощные космические установки, потому что осуществление с поверхности Земли невозможно.
2. Захват и перемещение мусора с геостационарной орбиты на территорию захоронения (с помощью сети или солнечного паруса). Она располагается выше околоземной на 235 км. Испытали технологию японские ученые в 2016 году, но эксперимент провалился.
3. Прикрепление индивидуального двигателя к каждому крупному объекту и выведение в ручном режиме.

Полезные изобретения

Несколько дней назад на орбиту с помощью ракеты-носителя Falcon 9 был выведен космический грузовик Dragon. На его борту находится экспериментальный вариант мусоросборщика, именуемый RemoveDebris. Действует система поиска и захвата мусора за счет гарпуна и сети.

У аппаратов подобного типа поле деятельности огромное, потому что количество объектов размером от 10 см на орбите более 20 000, а масса приближается к 8000 тонн.

Космическая пена-паутина, магниты для мусора и электрогарпуны

Следующий логичный шаг после наблюдения — уборка. Правда, впервые техногенный космический мусор на низкой околоземной орбите был пойман только в 2019 году британским спутником RemoveDebris с помощью продвинутых гарпуна и сети.

RemoveDebris ловит обломок спутника на орбите

Успехи в этом направлении также делает японская компания Astroscale — в марте их новый спутник ELSA-d был запущен на орбиту. В ближайшие месяцы он начнет борьбу с мусором: с помощью мощного магнита будет хватать другие спутники и сбрасывать их на более низкую орбиту, где они будут сгорать при входе в атмосферу. Правда, пока что ELSA-d умеет захватывать только спутники с совместимыми стыковочными пластинами (сейчас они установлены на спутниках OneWeb). 

В беседе с RB.RU Элисон Хауэлетт, специалист по связям с общественностью Astroscale, отметила, что компания планирует еще несколько миссий. Ближайшая, по мониторингу разгонного блока ракеты, начнется в течение пары лет в сотрудничестве с японским агентством аэрокосмических исследований JAXA. Кроме того, отделения компании в США и Израиле работают над превентивными мерами — продлением срока службы спутников на геостационарной орбите.

Довольно близко к реализации проекта сбора мусора приблизилось и ESA — спонсируемый им швейцарский проект ClearSpace разрабатывает аппарат, который в 2025 году должен захватить манипуляторами старый адаптер полезной нагрузки, оставшийся на орбите от европейской ракеты Vega, и свести его в атмосферу Земли для уничтожения.

Перспективный проект есть и у ученых «Российских космических систем», но пока он реализован только на бумаге. Сотрудник холдинга, инженер-исследователь Мария Баркова, еще в 2012 году изобрела концепцию орбитального мусороуничтожителя. По задумке, для ловли мусора используется специальная титановая сеть: фрагменты улова дробятся внутри, затем с помощью химической реакции перерабатываются в жидкое состояние и используются в  качестве реактивного топлива. Такой цикл позволит чистильщику работать до 10 лет.

Другой громкий российский проект — StartRocket. Они планируют уменьшить количество космомусора с помощью собственной пенной липкой ловушки. В теории это выглядит так: несколько малых самоуправляемых спутников захватывают фрагменты космического мусора и спускают их с орбиты с помощью клейкой пены на основе полимеров, после чего мусор сгорает в атмосфере. В настоящее время StartRocket проводит серию экспериментов, а первый орбитальный тест запланирован на 2023 год. Параллельно стартап работает над использованием солнечного света для показа рекламы из космоса.

Аппарат Startrocket

Это только часть проектов по космической уборке — большое количество идей остаются нереализованными или ждут финансирования. Но способов противодействия космическому мусору разработано действительно много: от распространенных вроде дробления крупных фрагментов и увода с орбиты, до оригинальных вроде сбивания лазером и переработки в топливо. 

Читайте по теме: «Если мы будем мешать астрономам работать, пусть сделают перерыв»

Как подчеркнул Владилен Ситников, основатель StartRocket, все концепции можно разделить на два основных формата: ударный (например, гарпун, лазер и т.д.) и захватный (магниты, пена, манипуляторы, сетки и т.д.). По словам Марии Барковой, причина разнообразия в том, что какой-то один способ противодействия для всех типов космического мусора использовать невозможно. Например, мелкий космический мусор (менее 5 мм) не получится поймать сетью, а крупный космический мусор (более 10 см) бесполезно останавливать газом. 

На вопрос об экологичности методов борьбы с космическим балластом Владилен Ситников указал, что максимально безопасен тот способ, который не приведет к дальнейшему размножению мусора: «Физический контакт на орбите, тем более металлических объектов, рискует спровоцировать появление новых фрагментов. Скажем, лазерный луч или захват клешней порождает обломки более мелкой фракции. Тогда как пена, например, не обладает значимой массой, а значит и разрушительной силой, плюс со временем самостоятельно исчезает под действием космической радиации».

РЛС на военной службе

Все же больше всего радары приглянулись военным. Тем более, что эти технологии первоначально создавались для военного применения и практически реализовались перед Второй мировой войной. Все крупнейшие государства активно применяли РЛС для выявления кораблей и самолетов неприятеля. Причем их использование решало исход многих битв.

На сегодняшний день новые радиолокационные станции применяются в весьма широком спектре военных задач. Это и слежение за межконтинентальными баллистическими ракетами и артиллерийская разведка. Все самолеты, вертолеты, военные корабли обладают своими РЛС. Радары – это вообще основа систем ПВО.

Важнейшие события, повысившие засорённость космоса

С 1968 по 1985 США и СССР проводили испытания противоспутникового оружия. К 1990 году около 7 % отслеживаемого мусора было создано в результате 12 подобных испытаний.

Испытание Китаем противоспутниковой ракеты в январе 2007 г

11 января г. на высоте 865 км китайская противоспутниковая ракета уничтожила отработавший свой срок китайский спутник «Фэнъюнь-1C», столкнувшись с ним встречным курсом. В результате появилось множество новых обломков. США смогла каталогизировать около 2,8 тысяч из них, увеличив каталог крупного мусора на низких околоземных орбитах до 7 тысяч.

Ликвидация США неисправного спутника

Основная статья: USA-193

20 февраля г. на высоте 250 км ракета SM-3 уничтожила неисправный спутник-шпион, имеющий в баках около 400 кг ядовитого гидразина (а также из-за опасности рассекречивания). Из-за небольшой высоты большинство осколков, скорее всего, относительно быстро вошло в атмосферу.

Столкновение российского и американского спутников

Основная статья: Столкновение спутников Космос-2251 и Iridium 33

10 февраля 2009 года на высоте около 790 километров над северной частью Сибири зафиксирован первый случай столкновения двух искусственных спутников в космосе. Спутник связи «Космос-2251», запущенный в 1993 году и выведенный из эксплуатации, столкнулся с коммерческим спутником американской компании спутниковой связи Иридиум. В результате столкновения образовалось около 600 крупных обломков, большая часть которых останется на прежней орбите. Службам США удалось каталогизировать около 1,8 тыс. осколков.

Виды последствий космического засорения

К наиболее опасным негативным последствиям от влияния космического мусора можно отнести следующие:

• Экологический ущерб для Земли. Само по себе наличие техногенного мусора в пределах околоземной орбиты влечет изменение экологического фона и нарушает первозданную чистоту среды нахождения. По данным астрономов-наблюдателей, уже сейчас прогрессирует процесс снижения прозрачности околоземного пространства, что также объясняет наличие помех для работы радиотехнического оборудования. Непосредственно для Земли можно отметить опасность падения компонентов с топливными материалами, обеспечивающими работу реактивных двигателей.
• Падение мусора на Землю. Даже без радиоактивного эффекта падение техногенных отходов из ближнего космоса может привести к катастрофическим последствиям. На сегодняшний день наиболее крупные приземлившиеся объекты имели массу не более 100 т, но серьезных угроз для планеты это не представляло. С другой стороны, по мере увеличения интенсивности засорения околоземной орбиты и этот сценарий будет становиться все более мрачным.
• Опасность космических столкновений. Не стоит недооценивать вред космического мусора для используемой в обеспечении полетов техники. Те же удары крупных и малых частиц могут приводить к существенным нарушениям в работе аппаратов, а большие аварии ставят под угрозу перспективы реализации дорогостоящих амбициозных проектов.

Конструкция

И все-таки оно вертится

Опасность, которую представляют эти объекты для астронавтов, спутников и космических станций, далеко не шуточная. Как было прекрасно показано в «Гравитации», Первый закон движения Ньютона ведет себя как редкостный чудак на букву «м» на орбите. Весь этот мусор вращается вокруг Земли с огромной скоростью, и нет никакой атмосферы, об которую он мог замедлиться или сточиться.

10-сантиметровый кусок космического мусора может полностью разбить спутник, а сантиметровый кусочек полностью выведет из строя космический аппарат и пробьет щиты Международной космической станции. Даже миллиметровый объект может вывести из строя деликатные подсистемы.

И столкновения происходят. Первое непреднамеренное столкновение двух спутников произошло 10 февраля 2009 года в 776 километрах над Сибирью. Частный американский спутник связи Iridium 33 и российский военный спутник «Космос-2251» столкнулись со скоростью 11,7 км/с. Оба спутника были полностью разрушены и произвели более 2200 отслеживаемых фрагментов. Для сравнения: пассажирский авиалайнер летит в 80 раз медленнее.

В заключение