Космический мусор - это, во-первых, обломки и целые части отработанных, негодных спутников, которые человечество запускало на орбиту больше пятидесяти лет. Во-вторых, это камешки и потерянные предметы, капли краски и вообще самый разнообразный мусор, который каким-то образом не сошел с орбиты и не сгорел в атмосфере Земли. Космический мусор представляет угрозу из-за цепной реакции, поскольку вращается на огромный скорости. Попадание даже капли краски на такой скорости может прострелить скафандр насквозь. Что будет, если на такой скорости попадет целый спутник? В фильме «Гравитация» это показали особенно красиво.
Может стать для планеты Земля и орбитальных аппаратов серьёзной проблемой, но на данный момент эффективных методов борьбы с ним не существует, всё по большей части ограничивается системами слежения за перемещением мусора и несколькими технологиями, которые до сих пор находятся в разработке. Зато уже существуют эффективные и современные системы предупреждения об опасных объектах. Пресс-служба «Роскосмоса» сообщает, что одну из таких станций российские специалисты недавно открыли в Бразилии.
давно не сходят с уст. Каждый раз, включая телевизор, мы видим новую фантастику, снятую в космосе. Однако освоение человеком космоса в реальности не такое быстрое. Несмотря на это, орбита вокруг земли стала настоящей свалкой для мусора различного происхождения. С каждым годом он представляет всё большую и большую опасность, так как его число растёт.
- Первый мусор в космосе – американский спутник . В 1958 году в космос был запущен спутник «Авангард-1». Американский спутник стал четвёртым по счету объектом, запущенным людьми. Он работал на солнечной энергии. «Авангард-1» – это не только один из старейших аппаратов, но также первый космический мусор, который появился на орбите Земли. После того как он завершил миссию, его так и не утилизировали. На протяжении 60 лет он движется вокруг Земли и подаёт признаки жизни. Специалисты НАСА определили, что после того, как пройдёт ещё 240 лет, он войдёт в слои атмосферы и сгорит.
- Женщина пострадала от ракетного обломка
. В 1997 году в Оклахоме произошёл забавный, но не менее опасный случай. Местную жительницу «атаковал» небольшой металлический предмет. Обломок ракеты упал ей на плечо. Испугавшись, женщина не сразу поняла, что случилось. Через несколько дней после инцидента она стала знаменитостью.
- Движение мусора по орбите может причинить непоправимый вред тому, что они встречают на своём пути
. Специалисты определили среднюю скорость движения отходов в космосе. Она составляет 10 км/с.
- Ученые не могли разгадать, что за неизвестный объект находится на Луне
. В 1969 году были сделаны фотографии поверхности Луны. На них отчётливо виден объект белого цвета. Долгое время астронавты считали этот предмет загадочным, так как не могли установить причину происхождения. Со временем они сумели определить, что это отходы, которые астронавты выбросили из корабля.
- На данный момент на орбите планеты насчитывается около 7 тыс. ед. космического мусора
. Это очень большое количество мусора.
- Масса космического мусора может колебаться от нескольких граммов до килограммов и даже тонн
. Объекты, движущиеся по орбите, могут иметь любой вес. Имеются объекты массой более 20 кг и огромное количество мелких.
- Тихий океан имеет свой Титаник из космоса
. Самый крупный мусор из космоса, который упал на Землю – орбитальная станция «Мир». Она была затоплена в Тихом океане в 2001 году. На дне океана покоится машина, вес которой больше 100 000 тонн.
- Огромное количество отходов успело сформировать вокруг Земли орбитальную свалку
. Останки космических аппаратов и обломки метеоритов сталкиваются друг с другом, тем самым порождая ещё больше мусора. Мелкие останки несут опасность для любого объекта.
- Виды космического мусора
. Принято делить на две группы, в зависимости от происхождения: искусственный и естественный.
- В создании мусора виновны люди
. США и СССР проводили ряд некоторых испытаний. Происходило это с 1968 по 1985. В 1990 году было отслежено 7% от всего мусора, который был создан от 12 испытаний.
- Космические археологи теперь будут вести «раскопки» в космосе
. Историки утверждают, что не нужно избавлять орбиту от уламков. В ближайшем будущем это может стать хорошей находкой для археологов.
- Наибольший вклад в создание космического мусора внесли 3 разных города
. По данным 2014 года, первое место занимает Россия, затем идёт США, а последнее досталось Китаю.
- Мелкие куски несут наибольшую опасность
. В космосе много мусора, размер которого не превышает даже 1 см. Самое неприятное то, что на сегодняшний день так и не удалось разработать эффективных мер защиты от него.
- Всего лишь две страны имеют возможность отслеживать пространство вокруг планеты
. С помощью созданных систем, они контролируют космическое пространство. Это позволяет разрабатывать методы уничтожения мусора в космосе.
- Космический мусор время от времени падает на Землю
. Объекты больших размеров, которые движутся по низким околоземным орбитам, со временем могут входить в атмосферу. Их скорость замедляется, и отдельные фрагменты достигают поверхности Земли. Практически каждый день в плотные слои атмосферы попадают мелкие частицы, крупные – несколько раз в месяц.
Откуда взялся мусор в космосе, что он собой представляет, чем опасен для человечества, и как с ним предлагают бороться - в материале «Футуриста».
С момента освоения Луны люди на ее поверхности более 180 тонн мусора. По данным прошлого года , на околоземной орбите находится около 18 тысяч объектов размером более 10 сантиметров, в том числе 1200 спутников, 750 тысяч «летающих пуль» (размер каждой «пули» около сантиметра) и около 150 миллионов совсем мелких фрагментов, размер которых менее миллиметра. Американские ученые еще несколько лет назад забили тревогу и предупреждали NASA, что объемы космического мусора достигли критической точки и что все это может представлять серьезную опасность.
Космический мусор: что это вообще такое?
Во-первых, космический мусор - это целые части или обломки уже отработанных спутников, которые когда-то запускались в космос с момента его освоения, то есть на протяжении последних 60 лет. Во-вторых, это обломки, которые появились в результате столкновения других крупных обломков и спутников. Например, в 2009 году где-то над Сибирью произошло столкновение американского спутника связи «Iridium 33» и российского неработающего спутника «Космос-2251», который прекратил свою работу еще в 1995 году. Тогда более 2000 фрагментов от этого столкновения остались на орбите Земли. А в 2013 году спутник «Блиц» столкнулся с мусором от уничтоженного китайского спутника «Фэнъюнь 1С».
В-третьих, космический мусор - это еще и отчего-то не сгоревшие в атмосфере Земли, оставленные и потерянные предметы, в том числе, мешки с отходами астронавтов, несколько американских флагов, мячи для гольфа, кусок мыла или, к примеру, затычки для ушей и прочие мелочи. Все это на огромных скоростях может вращаться на орбите сотни лет.
Согласно данным 2017 года , лидером по количеству космического мусора являются США, на втором месте - Россия, а на третьем - Китай.
Проблему угрозы космического мусора признали в 1993 году, когда генсек ООН Бутрос Бутрос-Гали выступил с докладом «Воздействие космической деятельности на окружающую среду». В частности, он заявил, что проблема космического мусора достигла международного глобального уровня. В 1999 году Комитет ООН по использованию космического пространства в мирных целях обнародовал руководящие принципы по предупреждению образования космического мусора. Но только в 2007 году эти принципы были приняты и одобрены на международном уровне.
В чем опасность космического мусора
Последнее время ученых настораживает так называемый синдром Кесслера. Это когда спутники, находящиеся на орбите, будут сталкиваться и запустят цепную реакцию вторичных столкновений. Все это может привести к уничтожению любого запускаемого аппарата и к тому, что человечеству вообще будет закрыт доступ в космос. Спровоцировать синдром Кесслера, по мнению ученых , может вывод на орбиту новых спутниковых систем - «мегасозвездий», - которые способны вполовину увеличить риск столкновений с другими космическими аппаратами.
«Баллистика фрагментов, летающих вокруг Земли, очень сложна: они сталкиваются, дробятся, превращаются в рои, меняют траектории, могут существовать очень долго, размножаться лавинообразно и перекрыть орбиты, угрожают разрушением пилотируемых кораблей и спутников. Их поведение все более непредсказуемо и опасно. Есть системы мониторинга, но они не спасают», - поясняет монолог, космонавт-испытатель Сергей Кричевский .
При этом надо понимать, что при столкновении с космическим мусором могут пострадать спутники, от которых зависит мобильная связь или интернет на Земле. Но не только этим опасен космический мусор для землян. Его неконтролируемые сходы с орбиты и неожиданные падения тоже представляют угрозу. В 2011 году в Тихий океан упал американский научный спутник UARS, в 2015 фрагмент отработавшей свое ракетной ступени упал в районе острова Шри-Ланка. Весной 2018 года, предположительно в марте, прогнозируется падение китайской орбитальной станции «Тяньгун-1».
Есть вероятность, что вместе с отдельными частями станции, которые не сгорят в атмосфере и достигнут до поверхности Земли, долетит и гидразин - высокотоксичное ракетное топливо. Насколько опасны такие падения для конкретного человека, можно судить по статистике. За всю историю освоения космоса только один человек пострадал от падения космического мусора. Это произошло в 1997 году, когда обломок ракеты Дельта II упал на жительницу штата Оклахома Лотти Уильямс, в то время как она гуляла по парку. Вернее, этот обломок, примерный размер которого был 10 на 13 см, не совсем упал на нее, он всего лишь ударил Уильямс по плечу.
Что делать с космическим мусором?
Проблема засорения космического пространства мусором усиливается, и каждая из стран, по крайней мере, ведущих, пытается найти свои варианты решения. Совсем недавно группа китайских ученых предложила сбивать космический мусор лазерами. Согласно их исследованию, на орбите можно было бы развернуть лазерную станцию, способную работать эффективно, при условии, что у них с обломками, то есть мусором, будет совпадать прямое восхождение восходящего узла. С помощью лазеров ученые хотят ускорить сход космического мусора с орбиты, либо отклонить его курс. Кстати, китайцы в этом деле не первопроходцы. NASA еще в 90-х озадачилось вопросом использования лазеров в борьбе с космическим мусором.
В Японии аэрокосмическое агентство JAXA создает чувствительный радар для обнаружения мелкого космического мусора. Этот радар хотят ввести в эксплуатацию в 2023 году. Предполагается, что он поможет предотвращать столкновения космического мусора со спутниками. Ранее это же агентство занималось разработкой 700-метрового «шнурка» - устройства, которое создает электромагнитное поле, способное тормозить разные обломки в космосе и выводить их в атмосферу Земли. Правда, первая попытка избавиться от мусора с помощью этого устройства была неудачной - грузовой корабль просто не смог выпустить «шнурок». До этого JAXA предлагало очищать космос от мусора с помощью металлических сетей, которые на борту специального спутника должны были выводиться на орбиту, собирать там мусор, отсоединяться и устремляться к слоям атмосферы.
Американская компания Aerospace Corporation разрабатывает Brane Craft - космические аппараты, или «одеяла», как их уже прозвали, для сбора космического мусора. Задача таких «одеял» - ловить небольшие обломки мусора в космосе, обволакивать их, направлять в сторону Земли, спускаться в атмосферу и там сгорать.
Однако, сколько бы предложений не звучало, пока не удалось создать действенный способ борьбы с мусором, ввиду разных причин, в том числе и из-за дороговизны методов очистки околоземного пространства. Вместе с тем от научных и околонаучных сообществ звучат различные, порой не слишком утешительные, предостережения и варианты развития проблемы. , что если не заниматься решением проблемы, через 100-200 лет космическая деятельность прекратится.
Другие говорят об особой политической опасности космического мусора, которая заключается в том, что вскоре трудно будет определить причину аварии или уничтожения спутника: то ли это будет происходить из-за обломков мусора, то ли к этому приложит руку другое государство.
Каждому из нас известно, что человечество невероятно загадило свою планету и ежедневно продолжает генерировать невероятное количество мусора. Но немногим известно, что за недолгий период освоения космоса мы успели превратить околоземное пространство в небольшую свалку отработанных спутников. Здесь представлены две интерактивные визуализации, отражающие сложившуюсь ситуацию.
Первая визуализация (автор Alex Rasmussen) отражает все известные и отслеживаемые спутники и обломки:
- Зелёными точками обозначены действующие спутники.
- Серыми - неактивные, но работоспособные.
- Красными - вышедшие из строя спутники и их обломки.
- около 29 000 обломков размером более 10 см,
- около 670 000 обломков от 1 до 10 см,
- более 170 млн обломков от 1 мм до 1 см.
За последние 50 лет было запущено около 6600 спутников , из них 3600 по прежнему вращаются вокруг Земли, а 1000 находится в активном режиме.
Насколько опасен весь этот мусор?
Представленные визуализации могут ввести наш разум в заблуждение, поскольку точки обозначают лишь расположение обломков, но не размер, то есть масштаб не соблюдён. В реальности околоземное пространство вовсе не представляет собой свалку, как это выглядит на картинках. Однако космические агентства разных стран всё-равно начеку, потому что стоимость запускаемых объектов очень высока, а потенциальный ущерб от потери 1000 действующих сейчас спутников в результате столкновений с мусором оценивается в 130 млрд долларов.
Каждый год в атмосферу земли входит 100-150 тонн обломков. Самым примечательным случаем за последние годы стало столкновение германского и американского спутников , чьи обломки упали в Бенгальский залив в 2011 году. Астронавтам на орбите также не стоит расслабляться (привет «Гравитации»). В 2012 году МКС была переведена на более высокую орбиту для предотвращения столкновения с обломками от японского спутника.
Что делать?
К счастью, повторение в жизни сценария по образу «Гравитации» маловероятно. Более того, инженеры предусмотрели немало средств защиты (МКС считается "наиболее защищённым космическим аппаратом в истории "). Однако скорость полёта и растущее количество обломков представляют всё большую угрозу. Учёные предупреждают о возможности синдрома Кесслера , когда на орбите окажется так много обломков, что риск уничтожения любого запускаемого аппарата станет очень высок. Подобная цепная реакция может, фактически, закрыть человечеству доступ в космос.Сегодня учёные ищут способы отслеживания обломков и очистки космического пространства. Одна из многих идей состоит в использовании специальных спутников, которые будут захватывать обломки и направлять к поверхности планеты. Также рассматривается вариант сбора ещё пригодных для использования обломков ради вторичного использования.
Какой бы способ ни был выбран в будущем, одно несомненно: замусоривание ближайшего космического пространства обойдётся нам очень дорого. Если мы хотим по-прежнему иметь доступ за пределы своей планеты, иметь современные спутниковые средства связи, наблюдения и исследования, то нам необходимо уже начать изучать возможные способы избавления от орбитального мусора.
Пройдя по на оригинальную статью, можно оценить интерактивность визуализаций. К сожалению, встроить их в пост Хабр не позволяет, пришлось делать скриншоты.
В мае этого года частичка космического мусора попала в иллюминатор МКС. Кусочек то ли краски, то ли металла размером в тысячные доли миллиметра не пробил стекло насквозь, так как оно толще и прочнее обычных стекол, но оставил вмятину диаметром семь миллиметров.
Вмятина на иллюминаторе МКС. Фото: ESA/NASA
Жизненно важные отсеки МКС устоят против мелких фрагментов космического мусора, но, если фрагмент будет больше 1 сантиметра в поперечнике, он пробьет защиту. За космическим мусором на орбите ведется наблюдение с Земли, и при угрозе столкновения станции с куском мусора МКС маневрирует, чтобы уклониться от него. НАСА отслеживает движение фрагментов космического мусора размером от пяти сантиметров в поперечнике на низкой орбите. По оценкам космического агентства, вокруг Земли летает около 20 тысяч фрагментов размером с теннисный мяч и примерно 500 тысяч более мелких кусочков.
Солнечные панели станции «Мир» пострадали не только из-за столкновения с «Прогрессом М-34» в 1997 году, но и из-за бомбардировки мелким космическим мусором и микрометеоритами. Фото: NASA/Crew of STS-91
Меньше грамма космического мусора убивает спутник
Мелкий мусор не так опасен для тщательно защищенной МКС, но для обычного спутника может оказаться смертельным. 28 января 2013 года российский научный наноспутник BLITS, запущенный в 2009 году, внезапно изменил свою орбиту и скорость вращения. Он столкнулся с фрагментом космического мусора и развалился на части. Поскольку движется мусор с большой скоростью — до 8 км/с, то для гибели 7,5-килограммового спутника, по расчетам ученых , оказалось достаточно фрагмента массой всего 0,017-0,019 граммов.
Спутник BLITZ. Фото: Kelso, T. S. et al. Proceedings of the Advanced Maui Optical and Space Surveillance Technologies Conference, 2013
Откуда берется мусор
Орбита Земли замусорена «мертвыми» спутниками, отработанными ступенями ракет и более мелким мусором. Большая часть мелкого мусора образуется, когда спутники взрываются (наиболее частая причина — поломки двигателей), сталкиваются друг с другом или становятся мишенями противоспутниковых ракет.
Первое столкновение в космосе случилось в 1996 году, когда ступень европейской ракеты «Ариан-1» столкнулась с французским спутником Cerise. Спутник пострадал, но выжил и продолжил работать. Более серьезное ДТП произошло в 2009 году, когда спутник связи «Иридиум» столкнулся с военным российским спутником «Космос-2251», на тот момент уже не работающим. Оба спутника разлетелись вдребезги где-то над Сибирью.
Больше всего в космосе намусорили китайцы, которые в 2007 году сбили свой собственный спутник при испытаниях противоспутниковой ракеты, оставив на орбите более 3000 мелких обломков.
Кроме того, в открытом космосе можно встретить плоскогубцы, камеру, шпатель и целую сумку с инструментами — их в разное время потерял экипаж МКС. А до тех пор, пока на станции не появилась система переработки мочи, ее просто выливали в космос, где она становилась частью космического мусора в виде мелких замороженных кристалликов.
Космонавт Сунита Уильямс теряет камеру в открытом космосе в 2007 году
Куда уходят спутники
Как долго космический мусор остается в космосе, зависит от высоты орбиты. На низкой орбите космический мусор, подчиняясь притяжению Земли, в конце концов сгорает в атмосфере. Часть долетает до Земли, но пока не было случаев, чтобы они кому-то сильно навредили.
Самый известный случай падения космического мусора на живого человека произошел в Оклахоме: кусок космического мусора весом с пустую банку из-под колы ударил по плечу женщину по имени Лотти Вильямс. Фрагмент был похож на ткань, но из металлических волокон. Женщина была уверена, что поймала кусочек падающей звезды, но расследование показало, что это, скорее всего, была деталь ракеты-носителя «Дельта-2». Вильямс эта версия разочаровала.
Спутники, находящиеся на более высокой геостанционарной орбите слишком затратно уводить на низкую, чтобы они в конце концов сгорели, поэтому их, наоборот, поднимают выше — на так называемую орбиту захоронения, где они могут оставаться веками. Чтобы на орбите не происходило взрывов, при которых обломки могут попасть ближе к Земле, перед захоронением спутники разряжают батареи, выпускают запасы сжатого газа и сбрасывают топливо. Это может уменьшить дальнейшее замусоривание орбиты Земли, но проблемы уже существующего мусора не решает.
Космический мусор на орбите, 1957-2016 годы
Охота на мусор
В 2023 году для уборки на орбите Европейское космическое агентство планирует запустить аппарат e.Deorbit. Как он будет захватывать мусор, пока неизвестно: ученые рассматривают сеть, гарпун или зажим. После захвата аппарат будет уводить мусор с орбиты, чтобы тот сгорел в атмосфере.
