Что подразумевается под понятием космический мусор. “Грязный” космос или как орбита Земли стала гигантской свалкой

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.

МОСКВА, 21 мая — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Российский спутник серии "Канопус-В" совершил два маневра, чтобы избежать столкновения с куском космического мусора. Этот инцидент привлек внимание к проблеме, которую уже не первое десятилетие обсуждают специалисты: как очистить околоземное пространство от техногенных обломков. РИА Новости рассказывает о перспективных и полуфантастических проектах, предлагаемых научным сообществом.

С начала космической эры около Земли накопилось немало объектов, летающих с огромной скоростью рядом со спутниками. Если в околоземном пространстве обломки рано или поздно тормозятся, падают и большей частью сгорают в атмосфере, то на геостационарной орбите они могут крутиться вечно. Столкновение с маленьким куском пластика или железа на скорости несколько километров в секунду грозит космическому аппарату разрушением или серьезной поломкой.

В 1983 году частица краски оставила вмятину на корпусе американского шаттла "Челленджер", в 2006-м космический мусор повредил терморегуляцию российского спутника "Экспресс АМ11". От чужеродного фрагмента размером всего в один сантиметр пострадала антенна телескопа "Хаббл". МКС совершает в среднем пять маневров в год, чтобы уклониться от столкновения с мусором. Спутник "Канопус В" за год по той же причине менял орбиту дважды.

Сейчас на низких, околоземных орбитах находится почти миллион техногенных предметов. Их массу оценивают в восемь тысяч тонн. Отслеживают же менее пяти процентов, включая космические аппараты. По данным США, с Земли присматривают за 18 тысячами объектов космического мусора. Такую же информацию озвучил на Совете по космосу Российской академии наук член-корреспондент РАН Борис Шустов из Института астрономии. По его словам, фрагменты размером в сантиметр — потенциальные убийцы космических аппаратов.

Кроме того, ученые обеспокоены скопившимися обломками с большим соотношением площади к массе, поскольку они способны резко менять орбиту, что невозможно предсказать.
Опасно и ежегодное падение космического мусора на Землю. Хотя траекторию удается рассчитать так, чтобы столкновение с поверхностью происходило в пустынных местах, вероятность инцидентов сохраняется.

Больше всего космического мусора образуется из-за разрушения и столкновения орбитальных аппаратов. Кроме того, орбиту засоряют отработанные ступени и разгонные блоки ракетоносителей, уже недействующие спутники, фрагменты, оторвавшиеся при запусках.

На США, Россию и Китай приходится 93% космического мусора. Ежегодно его общий объем увеличивается на четыре процента.

Неводы, паруса и лазеры

Пока вероятность столкновения с обломками невелика, но рано или поздно на орбите придется наводить порядок. Сейчас ограничиваются пассивными мерами защиты: помещают спутники в бронебойные корпуса, устанавливают щитки или маневрируют на орбите. Активных средств уничтожения мусора нет.

Николас Джонсон (Nicholas Johnson), курирующий эту проблему в NASA, предложил запустить в космос огромный, диаметром 1,8 километра, воздушный шар NERF, наполненный аэрогелем. Его пористая оболочка будет пропускать мелкие фрагменты, гасить их скорость, и в результате они сгорят в атмосфере. Но дело в том, что шар сам быстро сойдет с орбиты и сгорит. Кроме того, из-за больших размеров высока вероятность его столкновения с действующим космическим аппаратом.

Французский инженер Джонатан Миссель (Jonathan Missel) разработал спутник Sling-Sat с манипулятором TAMU Space Sweeper. Аппарат раскручивается и, словно праща, запускает обломок в направлении, где гарантирован его вход в атмосферу. Сам же направляется к следующему. Такой способ перемещения решает проблему большого расхода топлива для орбитальных роботов-уборщиков.

Японцы придумали проект электродинамического невода, в который попадает отработавший свое спутник. При запуске к нему прикрепляют катушку с кабелем. По окончании миссии он разматывается, благодаря магнитному полю Земли в нем возникает электрический ток, и Лоренцева сила подталкивает спутник к атмосфере до полного сгорания.

Чтобы сбить мусор на более низкую орбиту, предлагают также применять спутники на солнечном парусе и воздушные взрывы.

Не раз звучала идея сжигать мусор лазером или рельсотроном (электромагнитной пушкой), установленными на Земле.

"Предпочтительнее поместить лазер туда, где находится мусор, — на орбиту, тем более что технологии позволяют создать компактные установки. Плюсы очевидны — уменьшение расстояния до цели и повышение точности наведения, нет оптических искажений, вызываемых атмосферой", — пояснил Олег Палашов из Института прикладной физики РАН, выступая на Совете по космосу.

По его словам, задача облегчается тем, что можно использовать лазер короткой длительности, фемтосекундный, что снизит энергозатраты.

Ситуацию с мусором мониторит Автоматизированная система предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве (АСПОС ОКП), контролируемая ЦУП ЦНИИмаш. Она располагает 36 наземными телескопами в России и СНГ. Одна квантово-оптическая станция размещена в Бразилии. Планируется также расширение сети за счет станций в странах БРИКС.

Космический мусор - нефункционирующие, неисправные, абсолютно бесполезные искуственные объекты или их элементы, находящиеся в космическом пространстве и представляющие собой потенциальную опасность как для космических аппаратов, так и для объектов, расположенных непосредственно на поверхности Земли (в случае схождения с орбиты фрагменты оборудования могут выпадать на населенные пункты, объекты промышленного происхождения, транспортные магистрали и т.д.).

Земная орбита - место скопления 170 миллионов частичек космического «утиля»

Если говорить простым языком, космические отходы представляют собой мусор, вращающийся на околоземной орбите и являющийся результатом человеческой деятельности в космосе. Размеры мусора могут самыми разнообразными: от отработанных ступней ракет уже нефункционирующих спутников, до их мелких обломков и микроскопических частиц, таких как кусочки облупившейся краски или металлической стружки.

По данным Европейского Космического Агентства (ESA) на орбите Земли находится около 29 тыс. фрагментов и обломков размером до 10 см, около 670 тыс. размером менее 10 см и более 170 миллионов обломков размером от 1 см до 1 мм общей массой до 630 тысяч тонн. Они развивают скоро до 56 тысяч км/ч, что может при столкновении привести к серьёзным повреждениям как оборудования так и к гибели астронавтов в результате пробития скафандра.

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.

Пути решения накопления «космо-мусора»

(Сбор мусорных объектов с помощью гигантской сети )

На сегодня эффективных методов предотвращения попадания космического мусора на околоземную орбиту или его уничтожения еще не придумано, существует возможность только наблюдать за его перемещением и обозначать места значительного скопления космических отходов.

(Космический мусоросборщик )

Ученые-астрономы со всех уголков нашей планеты предлагают самые разнообразные решения данной глобальной проблемы, остающиеся пока на стадии разработки. Это и гигантские металлические сети, «ловящие» разные ненужные космические отходы, и космический буксир, способный чистить космическое пространство от мусорных обломков, и мощные лазерные установки, меняющие орбиту мусора ионными излучателями или попросту испаряющими его без следа.

Американскими учеными было предложено распылить вокруг орбиты Земли слой вольфрамовой пыли (её толщина должна быть не менее 30 км), он будет задерживать мелкие обломки и мусор, не подпуская их к Земле.

Космический мусор вокруг земли - опасен ли он или его проблема просто надумана? Давайте разбираться!

Космическим мусором на околоземной орбите называют все те продукты человеческой деятельности, которые вертятся вокруг нашей планеты где-то там, наверху. Это - составные части неактивных спутников и фрагменты спутников разрушенных, останки ракет и прочие образцы научно-технического прогресса, которые находятся на земной орбите и которые как-то надо утилизировать.

Классификация мусора в космосе

Собственно, размеры мусора в космосе могут отличаться: продукты профессиональной деятельности космонавтов, которые по той или иной причине остались за бортом, - совсем небольшие. Взгляните на свою любимую чашку, перчатку или гаечный ключ. В космосе тоже такие есть, конечно, их совсем немного. Угрозы такой мусор не представляет и проблемы не создает: при попадании в атмосферу сгорит, почти моментально. До поверхности планеты не долетит.

Фрагменты и обломки уничтоженных спутников - могут быть и крупнее, и намного меньше. Так, после испытаний китайских противоспутниковых ракет, осталось очень много обломков размером больше 1.5 см. Делать панику и смотреть на небо квадратными глазами не стоит: для нас этот мусор не опасен. Единственные неприятности, которые могут причинить такие фрагменты - это навигационные трудности. Но главная проблема космического мусора в другом - даже самые небольшие обломки могут пробить обшивку космического транспорта. А отследить удаётся далеко не всё: учёные могут обнаружить только фрагменты, размер которых превышает 10 см.

Надо ли утилизировать мёртвые спутники?

После прекращения работы спутники часто остаются на орбите. Или не остаются - возвращаются домой, по частям, на огромной скорости. В любом случае, они представляют опасность. И не только те, которые уже вышли из строя: вполне себе рабочий спутник может внезапно сойти с орбиты по причине фатальной неисправности или из-за стечения обстоятельств.

Сколько весят такие кусочки «спутникового» мусора? Много, очень много. Свыше пяти тонн. Это, на секундочку, пять тысяч килограмм. Представляете масштаб? После вхождения в плотные слои атмосферы спутник полностью не сгорит, но сопротивление воздуха может деформировать его, разорвать на несколько кусков. Масса значительно уменьшится, но угроза всё равно есть. Учёные высчитали, что вероятность падения космического мусора на населённый пункт в несколько раз выше, чем шансы того, что на ваш город упадёт метеорит.

Но не стоит паниковать. И бояться тоже. Если учёные обладают устройствами, которые могут отследить перемещения гаечного ключа в тридцати километрах над вашей головой, то что? Правильно, в случае падения крупного обломка всех предупредят. Это случается не очень часто, вычислительная мощность компьютеров позволяет точно рассчитать место приземления обломков, а внимание СМИ точно будет приковано к этому событию.

Прошло чуть больше половины столетия с тех пор, как человек запустил в 1957 году в космос и вот уже невероятная, экзотическая проблема перестала быть таковой, а превратилась в довольно реальную угрозу. Первые полеты в космос прошли под знаком всеобщей эйфории. Никому и в голову не приходил вопрос: а куда денутся отработанные спутники, что станется с ракетоносителями, как быть с пылью от сгоревшего топлива? СССР и США наперегонки осваивали околоземное пространство, выводя на орбиту все новые и новые ракеты, спутники и станции. И последствия этой недальновидной политики не заставили себя ждать: в 1978 году на Канаду упали обломки советского спутника «Космос-594». Тогда Советский Союз уплатил огромную сумму денег пострадавшей стране за ликвидацию последствий радиационного заражения. Но не прошло и года, как обломки американской станции, отработав свой срок, рассыпались над Австралией.

К человеческим жертвам упавший на землю космический мусор в обоих случаях не привел, однако инциденты заставили ученых задуматься. Ведь в околоземном пространстве по своим орбитам курсируют не только искусственные спутники и (числом примерно 700), но и уже отработавшие свой срок станции, их фрагменты и другие рукотворные объекты. И если мусор на нашей планете можно где-то локализировать и утилизировать, то с объектами бурной космической деятельности человечества такое сделать не получится. Об этих выбросах можно было бы и забыть, если бы они не двигались. А летят они в с огромной скоростью - 9 километров в секунду. Столкновение на такой аппарата с мелкой железкой величиной всего несколько сантиметров может протаранить обшивку и привести к катастрофе.

По данным ученых, космический мусор за последние полстолетия разросся до немыслимых размеров. По разным орбитам вокруг Земли вращается 11 тысяч объектов величиной более 10 см и 600 тысяч отбросов от одного до десяти сантиметров величиной. Сейчас, разрабатывая новые образцы космических аппаратов, инженеры продумывают и защиту их от возможных столкновений с нежелательными летающими объектами. За движением особо крупных кусков следят специальные радары, которые предупреждают космонавтов о нависшей угрозе. МКС 3-4 раза в год должны отклоняться от своего маршрута, чтобы избежать столкновения с мусором.

Таким образом, космические полеты стали небезопасны еще и потому, что покорители космоса могут неожиданно и фатально встретиться с объемным мусором, бороздящим звездные просторы. И если обшивка корабля позволяет сохранить целым корпус (да и то, от мелких отбросов), то это не касается солнечных батарей, которые нечем прикрыть и защитить. Хуже всего то, что иногда два разных объекта сталкиваются между собой и разбиваются. Крупный объект исчезает с радаров, а взамен появляются тысячи более мелких, но не менее опасных осколков.

Но как убрать космический мусор? Пока что ничего умнее, как наблюдать за движением особо крупных отходов и разрабатывать новых спутников с учетом движения обломков старых кораблей, не придумано. Есть утопический проект, выдвинутый Швейцарским технологическим институтом Лозанны, согласно которому, нужно отрядить на орбиту спутник «Clean Space One», который отыщет один фрагмент мусора, захватит его и устремится к Земле, где оба они и сгорят в плотных Но, как представляется, 8 млн. евро - слишком высокая цена за уборку одного фрагмента.

Пока что ученые сфокусировались на проблеме, как сделать так, чтобы космический мусор не увеличивался в объеме в дальнейшем. Сейчас отслужившие свой век спутники переводят на более низкую орбиту, чтобы они вошли в притяжение Земли и сгорели в атмосфере, или, наоборот, их выводят на более высокую траекторию, где они не рискуют натолкнуться на действующие аппараты. Остатки ядерного топлива из ступеней ракет сливают, чтобы предотвратить взрывы от столкновений.