Что такое космический мусор и сколько его в космосе

Что со всем этим делать

Никто пока точно не знает, как утилизировать космический мусор. Но с 1993 года, когда проблему впервые подняли на международный уровень — генсек ООН заявил, что не бывает засорения национального околоземного пространства, только общего,  — появилось несколько теорий.


Ученые из разных стран предлагали:

  1. Собирать обломки гигантскими металлическими сетями;.
  2. Буксировать их дальше от Земли или менять их орбиты с помощью ионных пучков, наземных лазеров;.
  3. Испарять мусор лазерами, установленными на спутниках;.
  4. Отбрасывать их огромными электромагнитами в земную атмосферу, чтобы они в ней сгорали;.
  5. Просто собирать его для дальнейшей переработки;.
  6. Рассеять вокруг Земли облако вольфрамовой пыли толщиной 30 км, которое будет захватывать мелкий мусор.

Экономически рентабельного и работающего метода по уничтожению космического мусора на орбитах более 600 км (там не сказывается очищающий эффект от торможения об атмосферу) пока нет. Хоть какие-то очертания есть у двух идей.

Во-первых, есть швейцарский стартап CleanSpace.  Уже несколько лет он работает над аппаратом, который будет уводить с орбиты отработавшие свое спутники. На сайте компании долгое время было написано, что уборщик будет запущен в 2018 году. Месяц назад стало известно, что запуск отложен до 2024 года.

В Федеральной политехнической школе Лозанны, где базируется стартап, отметили, что главная сложность — научить аппарат распознавать разные виды объектов. Для начала — студенческий наноспутник (10×10 см) SwissCube, который крутится вокруг Земли с 2009 года. Он станет первой жертвой CleanSpace One. С помощью сети аппарат должен захватывать спутник в ловушку.

Глава проекта Люк Пиге (Luc Piguet) говорил, что, для того чтобы находить спутники, CleanSpace One будет ориентироваться на мерцание света, отражающегося от спутника при вращении.

Размеры CleanSpace One, судя по визуализации, будет несильно больше, чем у наноспутника, который станет его целью. В планах у компании — создать платформу, к которой будет крепиться несколько таких чистильщиков. Они должны будут убрать больше 3 тыс. частиц мусора с орбиты.

Во-вторых, на 2023 год запланирован запуск аппарата e.Deorbit, который создается Европейским космическим агентством. И он будет значительно крупнее, чем CleanSpace One. Заявленный вес — 1,6 тыс. кг.

Первой целью e.Deorbit станет самый большой спутник в истории, 26-метровый восьмитонный Envisat. Он был запущен для исследования Земли из космоса в 2002 году. Последний раз выходил на связь в 2012-м. Аппарат захватит Envisat с помощью щупалец или сети (авторы пока не решили). И вместе с ним сойдет с орбиты Земли, вероятно, сбросив в какой-то момент спутник, чтобы тот сгорел в атмосфере.

Похожий аппарат из Великобритании, только с гарпуном вместо сети или щупалец, должен был быть запущен в апреле 2018 года. Однако информация на сайте проекта RemoveDEBRIS не обновлялась и судьба его неизвестна.

Своей проект есть и у России. По крайней мере он упоминается в Федеральной космической программе на 2016−2025 годы. К 2025 году должен быть создан уборщик мусора с геостационарных орбит. Планируется, что в течение полугода каждый аппарат будет переводить на орбиту захоронения до 10 объектов.

Но все эти проекты будут реализованы не скоро, а судя по истории с CleanSpace One — даже очень не скоро. Так что пока за мусором наблюдают, его считают и надеются, что убирать его начнут до того, как Землю накроет мусорный купол, который лишит нас интернета.

Космический мусор: общая информация

Мусор на орбите – это совокупность нефункционирующих искусственных объектов и их фрагментов на околоземной орбите.

Спутник связи на орбите Земли

Самой используемой частью околоземного пространства являются диапазоны высот от 600 до 1 тыс. км – это так называемая низкая околоземная орбита (НОО). мусора

Объекты, попавшие в космос, не остаются там навсегда. На них воздействует космическое излучение, микрометеориты, другие фрагменты. Мусор постепенно теряет высоту и сгорает в плотных слоях атмосферы – каждые 10-11 лет перечень опасных обломков уменьшается на 200-300 пунктов.

Объем мусора на орбите

Определить точно, сколько нежелательных объектов летает на орбите, практически невозможно. Обломки постоянно сгорают в атмосфере, фрагментируются, космические аппараты регулярно выходят из строя, увеличивая количество мусора. Кроме того, отслеживать небольшие фрагменты сложно технически. Сегодня на орбите летает тысячи опасных объектов крупного размера и миллионы мелких фрагментов, а их общая масса составляет несколько тысяч тонн.

Согласно подсчетам Европейского космического агентства (на 2013 год), на орбите находились:

  • 22 тыс. объектов более 10 см;
  • 750 тыс. фрагментов более одного см;
  • 160 млн частиц около 1 мм.

Похожие цифры были приведены в докладе, подготовленном учеными российского МГТУ им. Баумана в начале 2019 года.

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

Вакансия космического мусорщика все еще открыта

«К сожалению, на данный момент эффективных способов уничтожения космического мусора не существует», — считает Эфраим Аким. По его мнению, собирать обломки при помощи американских шаттлов безумно дорого, да и челноки вот уже несколько лет стоят на приколе. Еще большее безумие сжигать космический мусор при помощи лазера, поскольку расплавленный металл, остывая, превратится в смертоносную «шрапнель», которая расползется по орбите, еще больше загрязнив космос. Заменить многоступенчатые ракеты многоразовыми системами тоже пока не представляется возможным, слишком уж они дороги. «Конечно, хорошо запускать и забирать спутники при помощи летающих тарелок. В любой момент взлетел, зацепил его и сел обратно на Землю, — смеется Эфраим Аким. — Увы, человечество подобными техническими устройствами не располагает. Пока они не появились, нам надо всеми силами предотвращать дальнейшее загрязнение космоса, иначе в будущем из-за опасности встречи с космическим мусором его освоение превратится в очень рискованное мероприятие».


Единственное, что пока могут предложить ученые, — тщательное картографирование космической свалки. Но и здесь все не так просто. «На сегодняшний день только два государства в мире способны эффективно отслеживать поведение космического мусора», — считает главный баллистик ЦУП Николай Иванов. Легко догадаться, что это Россия и США, которые, к слову сказать, являются и главными «загрязнителями» космоса. «У нас, как и в Америке, существуют уникальные наземные комплексы, позволяющие обнаруживать на низких орбитах кусочки до нескольких сантиметров в диаметре, но необходимо также совместно разрабатывать меры по их нейтрализации. Было бы неплохо создать международную систему слежения, объединить каталоги объектов, разработать общую систему предупреждений о рисках столкновений, только в этом случае можно реально обезопасить полеты», — продолжает Николай Иванов. «Чтобы на космических дорогах не было аварий, необходимо выработать международные правила космического движения», — вторит ему Эфраим Аким. Первые шаги в этом направлении уже сделаны.

Языком цифр По данным Российской академии наук (РАН), около 85%. космического мусора приходится на долю крупных частей ракет и разгонных блоков, с помощью которых искусственные спутники Земли выводятся на орбиту, а также сами отработанные спутники. Еще 12% мусора — это элементы конструкции, отделяющиеся в процессе запуска спутников и их эксплуатации. Все остальное — мелкие фракции и осколки, возникшие в результате их соударения.

Феномен НКО

Сегодня сотни мощных радиолокационных станций (РАС) ПВО постоянно сканируют небосвод, но за всю историю они ни разу не обнаружили чужих исследовательских зондов. Тем не менее служба контроля космического пространства России, даже при отсутствии пусков ракет, обнаруживает несколько НКО в сутки. Правда, при последующем изучении все они оказываются тем же космическим мусором. Известно, что земная атмосфера задерживает многочисленные метеориты, превращая их в «падающие звезды» — метеоры. В теории некоторые крупные обломки скал, носящиеся в космосе, могут тормозиться земной атмосферой, становясь на некоторое время естественными спутниками нашей планеты. Их траектории должны сильно отличаться от наполнивших небо искусственных сателлитов. Удивительно, но задолго до запуска первого советского спутника 4 октября 1957 года астрономы неоднократно сообщали о странных объектах, напоминавших искусственные земные сателлиты. Детально эта проблема была исследована в отчёте ВВС США под названием «Синяя книга», составленном группой экспертов в 60-х годах прошлого века. В этом труде гражданские и военные специалисты не оставили камня на камне от гипотезы инопланетного присутствия НКО на орбите Земли.

Методы удаления космического мусора

Эффективных способов борьбы с космическим мусором человечество пока не разработало. Учёные предлагают несколько вариантов решения проблемы, однако каждый из них выглядит либо фантастически дорогим, либо нереализуемым в рамках современного состояния науки, а чаще всего соединяет оба этих недостатка. Однако, так как угроза космического мусора реальна, предлагаются наиболее реалистичные варианты очистки околоземного пространства. Среди них можно выделить три основных метода борьбы: сбор, утилизацию и коррекцию траекторий полёта.

Конечно же, воображение рисует картины в духе «Звёздных войн», где обломки аннигилировались бы с помощью выстрела из лазерной пушки. Однако реальность несколько более тривиальна. С помощью лазеров можно лишь скорректировать траекторию полёта фрагментов, что позволило бы избежать столкновения. Для этого на каждый обломок должно воздействовать лазерное излучение в ежедневном режиме на протяжении 1–2 часов. Это позволит скорректировать скорость движения на считанные сантиметры в секунду, но из-за громадных показателей скорости такое воздействие значительно изменит траекторию. Лишь такая модель позволит реализовать идею в приемлемых ценах — одна лазерная установка, а также сопутствующая ей инфраструктура обойдётся «всего лишь» в несколько десятков миллионов долларов.

Борцам с космическим мусором приходится брать на заметку идеи из «Звёздных войн»

Европейское космическое агентство разработало несколько альтернативных идей.

  • Сходная с лазерными установками концепция, в которой вместо них применяется реактивная струя. Обстрел реактивной струёй с Земли невозможен, так что для реализации потребуются мощные космические аппараты. Естественно, такая идея может быть реализована исключительно при обстреле крупных космических объектов, угрожающих планете или стационарным спутникам.
  • Захват мусора с помощью сети и дальнейшая транспортировка обломков на орбиту захоронения, превышающую геостационарную орбиту на 235 километров. Именно эта высота выбрана в качестве места утилизации отработавших своё спутников. Однако подобный эксперимент японских учёных с попыткой захвата мусора с помощью 700-метровой сети провалился в конце 2020 года.
  • Согласно ещё одной концепции транспортировку должен осуществлять космический аппарат, использующий солнечный парус в качестве источника энергии движения.
  • Ну и последняя идея связана с прикреплением к каждому отдельному обломку реактивного двигателя и транспортировка в ручном режиме крупных объектов на орбиту захоронения.

Сторонние концепции по борьбе с мусором и вовсе выглядят на сегодняшний день фантастическими и нереализуемыми при уровне современной научной мысли. Среди них:

  • применение роботов, транспортирующих мусор с орбиты на поверхность Земли;
  • воздействие на мусор облака вольфрамовой пыли, что увеличит вес каждого объекта и заставит их сойти с орбиты;
  • запуск специального спутника, чьим предназначением будет отлов мусорных обломков и т. д.

Как бы то ни было, человечеству придётся разработать реально действующую модель уже в ближайшие десятилетия.

Одна из глобальных проблем человечества – космические отходы

Проблема постепенного накопления космического мусора появилась после запуска первых искусственных спутников на земную орбиту в конце 50-х годов прошлого века. С этого времени запущено более 6000 тысячи спутников, из них 3600 искусственных аппаратов находятся на орбите Земли, около тысячи до сих пор активны. Доклад Генсека ООН о воздействии космической деятельности на окружающую среду в 1993 году вывел проблему космического мусора на международный уровень и показал широкой общественности всю её значимость.

Наибольшее количество космического мусора накопилось над территорией таких крупнейший государств как Китай, США и Россия. Большая его часть располагается на расстоянии 850-1500 км от поверхности нашей планеты или на расстоянии 250-300 км (высота полета космических кораблей), но как и все тела находящиеся на орбите Земли они подчиняются закону гравитации и неумолимо притягиваются к поверхности нашей планеты.

Мелкие фрагменты оборудования и обломки, попадая в атмосферу, сгорают, зато более крупные сегменты способны достичь поверхности Земли, пройдя через все атмосферные слои без значительного для себя ущерба, как например советский спутник «Космос-594», упавший в 1978 году на территории Канады, или американская орбитальная станция, рассыпавшаяся на куски где-то над Австралией.

(Солнечная батарея станции «Мир» получила значительные повреждения от объектов космического мусора)

Гораздо опаснее дальнейшее накопление космического мусора для запуска космических аппаратов, ведь полеты в космос могут стать просто невозможными из-за потенциальной опасности столкновения шаттлов с обломками, несущимися на огромной скорости и способными запросто пробить обшивку корабля, нарушить его герметичность, вывести из строя двигатели, нанести значительный вред. В феврале 2009 года произошло столкновение двух крупных спутников российского «Космоса-2251» и американского «Иридиума-33», оба были почти полностью разрушены и прекратили функционирование, образовалось более 600 крупных и более 1,8 тысячи мелких обломков различного размера.

Космический мусор

К нему относятся спутники, которые уже не работают на человечество, части ракет, различные детали и объекты. Проще говоря, это всё что попало в космос за время космической деятельности человека.

Уже установлен тот факт, что увеличение содержания мусора в околоземном пространстве повышает вероятность космических аварий. Из-за этой проблемы приходится откладывать космические операции и даже проводить процедуры по уклонению от столкновения с мусором.

Самое страшное заключается не только в росте наличия мусора, но и в невозможности полного его отслеживания и утилизации.

Бесспорно, это одна из важных, даже можно сказать, глобальных проблем на сегодняшний день. Да, да. Вы не ослышались. Это реальная проблема. В космическом пространстве действительно множество мусорных объектов.

Ведь увеличение космического мусора, как минимум, приводит к усложнению освоения космоса. А это точно не входит в наши планы. К чему же приведёт возможное падение крупных мусорных объектов страшно представить. Как видно, с этим нужно что-то делать. Интересный факт установили учёные. Большее количество мусора попало в космос из-за космической работы России. На втором месте по загрязнению космической среду стоит США.

Сколько на орбите космического мусора

Согласно недавнему исследованию NASA, крупные астероиды в последние 290 млн лет стали падать на Землю чаще, чем за предыдущие 700 млн лет. Но это всё равно происходит раз в миллион лет. Так что в американском космическом агентстве рекомендуют по этому поводу не беспокоиться.

Из-за чего беспокоиться стоит, так это из-за космического мусора, считают в госкорпорации «Роскосмос». Вместе с РАН в январе российское агентство начало работу над «национальной программой для исследования и создания методов противодействия угрозам из космоса». Главные угрозы — это кометы, астероиды и космический мусор. Именно он несет наибольший вред землянам, подчеркнули в компании.

В научно-исследовательском центре войск Воздушно-космических сил Минобороны России,  подсчитали, что вокруг Земли вращается около 1,25 млрд частиц мелкого космического мусора размером от 1 мм до 10 см.  Всё это — несгоревшие в атмосфере обломки спутников и космических кораблей.

Эта цифра — 1,25 млрд — приблизительная. Она получена исходя из закона сохранения массы с учетом того, что приблизительно 10% космических объектов сгорают в атмосфере.

У ARES, подразделения NASA, которое занимается проблемой космического мусора,  оценки куда более скромные. По подсчетам американцев, вокруг Земли вращается 2,6 тыс. неработающих спутников, 10 тыс. объектов крупнее компьютерного монитора, 20 тыс. фрагментов мусора больше яблока, 500 тыс. — размером со стеклянный шарик и по крайней мере 100 млн фрагментов настолько мелких, что их невозможно засечь с Земли. Но это совершенно не значит, что в NASA относятся к проблеме с меньшей тревогой, чем в «Роскосмосе».

Как заработать на космическом мусоре?

По словам опрошенных Лайфом экспертов, Россия может заработать на уборке космического мусора. Размер прибыли будет зависеть от ряда условий. Например, доходы от выхода на орбиту серии кораблей-уборщиков будут выше. А производство нескольких аппаратов обойдётся нашей стране дешевле.

В рамках проекта под шифром «Устойчивость» будет разработан сервисный космический аппарат с бесконтактными средствами воздействия на космические объекты. Корабль будет убирать мусор с геостационарной орбиты, на которой расположены важнейшие космические аппараты и системы, на орбиту захоронения. 


— Любой космический аппарат на геостационаре, в зависимости от своего класса, может стоить миллионы долларов, а стоимость аппарата для увода мусора будет дороже в два раза. При этом в процессе эксплуатации могут появиться дополнительные затраты. По оценке английской компании Surrey Satellite Technology Limited, экспериментальный малый летательный аппарат, убирающий контактным методом мусор с орбиты, стоит 13 млн евро, — рассказал Усовик.

Исследователь объяснил, что разработка технологий по уводу мусора должна идти параллельно с предотвращением засорения, чем уже занимаются более 10 лет.

Также ЦНИИмаш ведёт работы по созданию проектного облика космического аппарата на основе транспортно-стыковочного модуля для увода объектов крупногабаритного мусора из низкоорбитальной области околоземного космического пространства (контактный способ увода).

По словам старшего научного сотрудника Института космического приборостроения Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королёва Алексея Телегина, разработка малого космического аппарата весом в 150 кг обойдётся в 6—8 млн долларов. Аппарат для уборки мусора будет весить не менее 100 кг, вывод его на орбиту обойдётся ещё минимум в 4 млн долларов.

— Могу предположить, что на разрабатываемый ЦНИИмашем космический аппарат установят ионную пушку. Но ион обладает очень маленькой массой. Сдвинуть крупные объекты таким образом будет трудно, разве что разработчики используют технологии по типу ионного двигателя. Аппарат с пушкой, скорее всего, будет сводить с орбиты не один объект, а серию, — рассказал Телегин.

Телегин поделился своим мнением, что в аппарат можно ставить не только приборы для уборки мусора — ионные пушки, но и сопутствующее оборудование для проведения миниатюрных исследований иностранных заказчиков.

— Я думаю, что 10 млн долларов — самая низкая граница стоимости сведения с орбиты одного объекта, — рассказал он.  

Усовик сдержанно комментирует:

— Если будем уводить несколько объектов одним аппаратом — озвученная самарскими учёными цифра реальна. Но, поскольку технология не отработана, может выйти дороже. Когда американцы разрабатывали программу Space Shuttle, нам говорили, что стоимость выведения килограмма полезного груза будет в несколько раз меньше, чем при использовании традиционных ракетоносителей. На практике оказалось, что стоимость гораздо больше, и от программы отказались.

Старший научный сотрудник Института космических исследований РАН Александр Родин подтвердил, что проблема по уборке космического мусора сегодня очень актуальна.

— Мусор на околоземной орбите становится большой проблемой. Во-первых, он создаёт дополнительные риски для спутников. Второй момент связан со сферой воздушно-космической обороны. Границы воздушного космического пространства размыты. Все космические державы работают над проектами маскировки поражающих элементов под космический мусор, — рассказал Родин.

Родин уверен, что предприятие Роскосмоса может стать прибыльным.

— Сегодня рынка по уборке космического мусора не существует. В принципе, у России есть все шансы такой рынок создать. Но для этого нужны большие усилия. Роскосмос очень активно включён в создание самых разных рынков космических услуг. Проекты, связанные с космическим мусором, с эвакуацией аппаратов с орбиты, конечно же, прорабатываются, — рассказал Родин.

Свалка на небе — неприятности на Земле

В первую очередь от космического мусора страдают, конечно, объекты, находящиеся на орбите. «Службы наземного наблюдения иногда фиксируют столкновения частиц космического мусора друг с другом, из-за чего их количество множится в геометрической прогрессии, — рассказывает председатель комиссии по проблемам космического мусора РАН, заместитель директора Института прикладной математики им. Келдыша Эфраим Аким. — Мелкие фракции представляют не меньшую опасность, чем крупные. Только представьте крупнокалиберную пулю, движущуюся со скоростью 8−10 км/с. При попадании подобной частицы в действующий космический аппарат сила соударения просто чудовищная. Ни один корабль не выдержит такого столкновения. Если же соударение произошло, облако обломков на орбите расползется по всем направлениям всего за пару недель, угрожая уничтожить и других соседей».

Кратер на стекле иллюминатора шаттла Endeavour возник в результате удара микрочастицы космического мусора, врезавшейся на высокой скорости в корабль.

И хотя вероятность вывода из строя орбитальных спутников космическим мусором все еще крайне мала, неприятные инциденты уже были, в том числе с пилотируемыми космическими кораблями и орбитальными станциями.

В 1983 году экипаж печально знаменитого шаттла Challenger обнаружил на лобовом стекле своего корабля небольшой след от соударения с посторонним предметом. Кратер был всего 2,5 мм в глубину и столько же в ширину, но заставил сильно поволноваться инженеров NASA. После приземления корабля специалисты тщательно осмотрели повреждения и пришли к выводу, что причиной соударения стала микрочастичка краски, отслоившаяся от какого-то другого космического аппарата. Пострадала от космического мусора и советская орбитальная станция «Салют-7», поверхность которой была буквально испещрена микроскопическими кратерами от соударения с частицами мусора. Чтобы предотвратить возможность подобных инцидентов в дальнейшем, станция «Мир» и пришедшая ей на смену МКС были оснащены экранами, защищавшими обитаемые модули от соударений с мелким мусором. Впрочем, и это не помогло. В июне 1999 года тогда еще необитаемая МКС имела все шансы столкнуться с обломком разгонного блока одной из ракет, уже долгие годы вращавшегося вокруг Земли. К счастью, специалистам российского Центра управления полетами (ЦУП) удалось своевременно скорректировать ее орбиту, и обломок пролетел мимо на расстоянии 6,5 км. В 2001 году МКС пришлось предпринимать специальный маневр, чтобы не столкнуться с семикилограммовым прибором, потерянным во время выхода в открытый космос американскими астронавтами. С тех пор станция уворачивается от космического мусора с завидной регулярностью, несколько раз в год.

Технологии Как SpaceX сетями обтекатель ракеты ловил

Мусорный пирог На сегодняшний день космический мусор хорошо изучен. Как отмечают ученые, он распределен по орбитам слоями, словно начинка пирога. Это напрямую связано с функциональной нагрузкой на ту или иную орбиту. Чем она удобнее, тем больше спутников на ней работают. Через некоторое время часть из них превращается в безжизненный металлолом, который и загрязняет пространство, в котором еще недавно проходила их жизнь. Первый пояс мусора находится на высоте 850−1200 км от поверхности Земли. Именно здесь движется огромное количество метеорологических, военных, научных спутников и зондов. Второй пояс загрязнения лежит в районе геостационарных орбит (свыше 30 тыс. км). Сейчас там находится около 800 объектов разных стран. Каждый год к ним присоединяется 20−30 новых станций.

Космический мусор представляет опасность и для далеких от космоса землян, падая на их головы в прямом смысле этого слова. В 1978 году таежные области на севере Канады пострадали от падения советского спутника «Космос-594». Годом позже обломки американской космической станции Skylab рассыпались над пустынными районами Австралии.

В 1964 году в ходе неудачного запуска навигационного спутника США с ядерными источниками энергии на борту радиоактивные материалы рассеялись над акваторией Индийского океана. Всем памятна ситуация и со станцией «Мир», затопленной в Тихом океане. Тогда у десятков тысяч жителей островных государств случился форменный массовый психоз. Люди панически боялись, что «русская громадина» свалится им прямо на голову. А вот для жителей Алтайского края этот кошмар стал реальностью. Именно над этим регионом России пролегают траектории полета ракет, запускаемых с Байконура, и именно сюда валятся обломки первых ступеней с остатками высокотоксичного топлива.

Но что же представляет собой космический мусор? Откуда он берется?

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).

В чём состоит опасность


Главную опасность представляет не сам по себе мусор, вращающийся по земной орбите, а столкновения с ним. Для запускаемых с Земли космических аппаратов столкновение даже с сантиметровым фрагментом может привести к фатальным последствиям, то есть выходу аппарата из строя, его разрушению и, следовательно, образованию нового мусора. Под угрозой оказываются не только и не столько запуск человека на Международную космическую станцию и научная программа МКС, но и коммерческие запуски. Выход из строя спутников из-за столкновения с космическим мусором — это уже реальность.

Ещё одна опасность космического мусора, грозящая деятельности человечества, — это падение фрагментов на поверхность планеты. В отличие от орбитальных столкновений в этом случае основную опасность представляют крупные обломки — ведь именно у них есть шанс хотя бы частично долететь до поверхности, не сгорев в верхних слоях атмосферы. В такой ситуации остаётся лишь надеяться, что фрагменты упадут в пустынной местности, а не на какой-нибудь крупный город.

Крупные обломки космического мусора могу упасть на Землю, а это может привести к трагедии

Сколько мусора на орбите

Самая низкая орбита расположена на расстоянии 2 тыс. км от Земли. По данным 2009 года, на ней находилось более 220 000 предметов, созданных человеком. Их суммарная масса превышает 5000 тонн. С помощью метода экстраполяции было установлено, что среди этого мусора объекты диаметром более 1 см числились в количестве от 60 до 100 тыс. единиц. При этом всего 10−12 таких обломков было найдено и уничтожено специальной аппаратурой.

В 2017 году была проведена Европейская конференция, где обсуждались проблемы, связанные с большим количеством космического мусора вокруг Земли. На собрании присутствовали более 300 учёных, представляющих разные страны. Они определяли наиболее действенные способы устранения ненужных объектов с орбиты планеты. В результате проведённой конференции выявили 750 000 обломков с диаметром больше 1 см и 166 млн предметов меньшего размера.

Реальное фото орбитального мусора на Земле

Мусор на орбите может двигаться со скоростью более 10 метров за секунду. Это указывает на значительную кинетическую энергию. При столкновении маленького обломка с космическими аппаратами возникают серьёзные повреждения. В некоторых случаях спутники и другие устройства теряют свою работоспособность.

За 39,8% всего космического мусора отвечает Российская Федерация. Она стоит на первом месте по «продуктивности» выброса в пространство неиспользуемых объектов. На втором месте находится США, затем — Китайская Народная Республика (по 28,7 и 22,9% соответственно). Остальные страны мира в совокупности выбрасывают не более 8%.

Случаи столкновения космических аппаратов с мусором, видео:

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 2019 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.

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».


С этим читают