Fiecare dintre noi știe că omenirea și-a poluat incredibil planeta și continuă să genereze o cantitate incredibilă de gunoi în fiecare zi. Dar puțini oameni știu că în perioada scurtă de explorare a spațiului, am reușit să transformăm spațiul din apropierea Pământului într-un mic depozit de sateliți uzați. Iată două vizualizări interactive care reflectă situația actuală.

Prima vizualizare (de Alex Rasmussen) arată toți sateliții și resturile cunoscuți și urmăriți:

• Punctele verzi indică sateliții activi.
• Gri - inactiv, dar funcțional.
• Roșu - sateliți eșuați și resturile lor.

Agenția Spațială Europeană a stabilit că Pământul orbitează în prezent:

• aproximativ 29.000 de fragmente mai mari de 10 cm,
• aproximativ 670.000 de fragmente de la 1 la 10 cm,
• peste 170 de milioane de fragmente de la 1 mm la 1 cm.

Masa totală a resturilor din spațiul apropiat de Pământ este estimată la 6.300 de tone, viteza de zbor poate ajunge la 56.000 km/h.

În ultimii 50 de ani, au fost lansati aproximativ 6.600 de sateliți, dintre care 3.600 încă orbitează Pământul, iar 1.000 sunt în modul activ.

Cât de periculos este tot acest gunoi?

Vizualizările prezentate ne pot induce mințile în eroare deoarece punctele reprezintă doar locaţie resturi, dar nu dimensiunea, adică scara nu este respectată. În realitate, spațiul apropiat de Pământ nu este deloc o groapă de gunoi, așa cum arată în imagini. Cu toate acestea, agențiile spațiale din diferite țări sunt încă în alertă, deoarece costul obiectelor lansate este foarte mare, iar pagubele potențiale din pierderea a 1.000 de sateliți operaționali în prezent ca urmare a coliziunilor cu resturi sunt estimate la 130 de miliarde de dolari.

În fiecare an, 100-150 de tone de resturi intră în atmosfera pământului. Cel mai notabil caz din ultimii ani a fost coliziunea dintre un satelit german și unul american, ale cărui resturi au căzut în Golful Bengal în 2011. Nici astronauții aflați pe orbită nu ar trebui să se relaxeze (bună ziua „Gravity”). În 2012, ISS a fost mutată pe o orbită mai înaltă pentru a preveni coliziunea cu resturi de la un satelit japonez.

Ce să fac?

Din fericire, repetarea unui scenariu asemănător cu „Gravitatea” în viață este puțin probabilă. Mai mult, inginerii au furnizat o mulțime de echipamente de protecție (ISS este considerată „cea mai protejată navă spațială din istorie”). Cu toate acestea, viteza de zbor și cantitatea tot mai mare de resturi reprezintă o amenințare din ce în ce mai mare. Oamenii de știință avertizează cu privire la posibilitatea apariției sindromului Kessler, atunci când există atât de multe resturi pe orbită încât riscul distrugerii oricărui vehicul lansat devine foarte mare. O astfel de reacție în lanț ar putea, de fapt, să închidă accesul umanității în spațiu.

Astăzi, oamenii de știință caută modalități de a urmări resturile și de a curăța spațiul. Una dintre multele idei este de a folosi sateliți speciali care vor capta resturile și le vor trimite la suprafața planetei. Se ia în considerare și opțiunea de a colecta resturile încă utilizabile pentru reciclare.

Indiferent de metoda aleasă în viitor, un lucru este cert: aruncarea gunoiului în spațiul cosmic din apropiere ne va costa mult. Dacă dorim să continuăm să avem acces dincolo de planeta noastră, să avem comunicații moderne prin satelit, observare și cercetare, atunci trebuie să începem să explorăm posibile modalități de a scăpa de resturile orbitale.

Făcând clic pe articolul original, puteți aprecia interactivitatea vizualizărilor. Din păcate, Habr nu vă permite să le încorporați într-o postare, așa că a trebuit să fac capturi de ecran.

Pe 26 martie 2012, echipajul Stației Spațiale Internaționale a trebuit să se culce nu în locurile obișnuite de pe stație, ci să se mute la nava de aterizare Soyuz pentru noapte. Astronauții au trebuit să se ascundă pentru că resturile spațiale trebuiau să zboare în apropierea stației - o bucată dintr-un satelit vechi prăbușit. Din fericire, ISS nu a fost avariată, iar astronauții s-au întors în siguranță la munca lor, deși și-au petrecut noaptea în costume spațiale, gata să se întoarcă pe Pământ în orice moment. Dacă lucrurile s-ar fi dovedit puțin diferit, o noapte nedorită în costume spațiale ar fi părut o modalitate mai bună pentru astronauți de a-și petrece timpul. Resturile spațiale ar putea cauza mult mai multe probleme oamenilor atât de pe Pământ, cât și din spațiu, distrugând o anumită secțiune a ISS. Să le urăm astronauților succes în munca lor dificilă, dar interesantă, și să vorbim despre ce sunt resturile spațiale.

Resturile spațiale sunt sateliți inoperanți, fragmentele lor și părți ale rachetelor spațiale uzate. Pentru a spune într-un mod foarte adult, acestea sunt obiecte create de om care se află în spațiu, dar nu funcționează și nu aduc niciun beneficiu.

Resturi spațiale. Ilustrație realizată de artist de pe site-ul astroclubului Izhevsk.

Cum se formează resturile spațiale? Ce fel de resturi spațiale există?

Fiecare satelit artificial are propria „durată de viață”. În timp ce nava spațială efectuează unele lucrări, este numită „în viață”. De exemplu, un satelit poate monitoriza norii și schimbările de temperatură de pe pământ (sateliți meteo), poate transmite semnale radio dintr-un punct de pe Pământ în altul (sateliți de comunicații) sau poate spiona trupele străine (sateliți spion). Dar timpul trece, iar satelitul începe să piardă treptat din putere: bateria se epuizează sau panourile solare se deteriorează. Apoi instrumentele de pe satelit încep să se oprească încet. Mai întâi cele care necesită multă energie, apoi altele care necesită mai puțină energie electrică. În cele din urmă, nava spațială încetează să transmită informații către Pământ. Aceasta înseamnă că satelitul și-a epuizat resursele și nu va mai fi posibil să-l folosească. În același timp, nava spațială continuă să zboare pe orbita ei în jurul Pământului, dar nu aduce niciun beneficiu, motiv pentru care este numită resturi spațiale.

Satelitul american mort a ars în atmosferă

Un alt tip de resturi spațiale sunt etapele superioare ale rachetelor spațiale și etapele superioare care lansează navele spațiale pe orbită. Când navele cu echipaj sau sateliții sunt lansate în spațiu, aceștia zboară în spațiu nu singure, ci cu ajutorul unor rachete speciale. Nava spațială este situată într-o etapă superioară specială. Când treapta superioară ajunge în locul în care trebuie lăsat satelitul, în ea se deschide o trapă și, cu ajutorul unui arc, satelitul este împins în spațiu și merge „plutește liber”. Se întâmplă adesea ca după aceasta, etapele superioare să se miște doar puțin de pe orbita satelitului, să rămână în spațiu și să devină, de asemenea, resturi spațiale. Acest videoclip de la 1:09 arată că etapa superioară este separată de navă spațială.

Cea mai mare contribuție la cantitatea de resturi din orbita joasă a Pământului nu provine de la sateliți sau rachete uzați, ci de la bucăți mici (mai puțin de un centimetru) de piele de navă spațială, rămășițele etapelor superioare explodate - într-un cuvânt, tot felul de mici. lucruri. Conform estimărilor recente, numărul acestor „granule de nisip” poate ajunge la sute de mii. Anul trecut, din cauza unei subestimări a riscurilor, un satelit de comunicații american lansat pe orbită s-a ciocnit cu un satelit militar rusesc vechi, care nu mai era operațional. Ciocnirea s-a produs cu o viteză foarte mare, astfel încât ambii sateliți s-au împrăștiat în bucăți mici, ceea ce a adăugat mici resturi spațiale. Din resturile acestor sateliți au trebuit să se ascundă astronauții. Există un infografic despre cantitatea și locația resturilor spațiale.

De ce sunt periculoase resturile spațiale?

Resturile spațiale, din păcate, nu sunt praf de cameră, care se află în liniște în colțurile unei încăperi neîngrijite. Spre deosebire de resturile pământești aflate în repaus, sateliții vechi și piesele lor se năpustesc lângă Pământ cu viteze enorme - zeci de kilometri pe secundă. Dacă te-ai putea deplasa cu o asemenea viteză, ai putea dormi mai mult dimineața, pentru că drumul de acasă la școală (sau la serviciu) nu ar dura nici măcar o secundă. Dar ceea ce este un vis plăcut pentru noi este o realitate periculoasă pentru un astronaut. Dacă o mică bucată de resturi se prăbușește într-un satelit sau o stație spațială utilă, o va distruge sau va provoca daune semnificative. „Granele de nisip” încă pot fi tratate. În acest scop, există ecrane speciale pe suprafața ISS în care se prăbușește praful cosmic. Ciocnirile sunt atât de puternice încât impactul pur și simplu evaporă o mică bucată de resturi împreună cu o parte a ecranului de protecție. Cu toate acestea, nimic nu vă poate salva de resturi de câțiva centimetri, așa că astronauții trebuie să îmbrace un costum spațial și să se pregătească pentru evacuarea pe Pământ. Uneori, în loc să se pregătească pentru evacuare, astronauții pot schimba ușor orbita ISS și „cedează” deșeurilor periculoase.

Fotografie cu stația spațială rusă MIR. Petele negre sunt vizibile în partea din dreapta sus a matricei solare - consecințele unei coliziuni cu resturile spațiale.

Deșeuri spațiale sau muzeu spațial?

Unii oameni de știință cred că resturile spațiale sunt un muzeu unic al tehnologiei spațiale. Imaginează-ți doar cât de interesant ar fi să te plimbi printr-un astfel de muzeu! La urma urmei, acolo poți găsi aproape toate dispozitivele lansate în spațiu pe parcursul întregului timp care a trecut de la lansarea primului satelit sovietic până în prezent. Sateliți meteorologici care au ajutat cândva să prezică vremea, repetoare cu antene antene mari care au tăcut pentru totdeauna, sateliți spion care au adormit într-un somn etern, care încă monitorizează cu atenție suprafața Pământului cu lentilele lor... Acestea nu sunt doar bucăți de metal, ci munca minuțioasă a sute de oameni talentați, designeri străluciți, ingineri, designeri. Aceasta este întruchiparea invențiilor și descoperirilor fizicienilor și chimiștilor, a eforturilor oamenilor de știință din materiale și a calculelor matematicienilor. Aceasta este o poveste cu suișuri și coborâșuri (uneori la propriu), eșecuri și idei de descoperire, o poveste cu așteptări mari și vise devenite realitate. Poate că acesta ar fi un muzeu cu care toată omenirea și, în primul rând, Rusia, ar putea fi mândri.

Constantin Kudinov

Dragi prieteni! Dacă ți-a plăcut această poveste și vrei să fii la curent cu noile publicații despre astronautică și astronomie pentru copii, atunci abonează-te la știrile din comunitățile noastre

Profesorul Brucchi de la Observator s-a plâns recent de scăderea luminozității ambelor stele Centauri. Cum să nu slăbească dacă tot cartierul este plin de gunoaie! În jurul celei mai mari planete Sirius, adevărata perlă a acestui sistem planetar, a apărut un inel ca inelele lui Saturn, dar constând din sticle goale de bere și limonadă. Un astronaut care zboară în acest fel este forțat să evite nu numai norii de meteoriți, ci și conservele, cojile de ouă și ziarele vechi.

În unele locuri nu se văd stelele din cauza acestor gunoaie. Astrofizicienii și-au zguduit creierul de ani de zile, încercând să găsească motivul pentru astfel de diferențe vizibile în cantitatea de praf cosmic din diferite galaxii. Dar ideea, cred, este simplă: cu cât civilizația este mai înaltă, cu atât este mai mult gunoi, de aici tot acest praf, gunoi și gunoi.

Este puțin probabil ca cei care au citit această poveste în urmă cu jumătate de secol și-ar fi putut imagina că un astfel de inel de gunoi va începe de fapt să se formeze. Și nu lângă îndepărtatul Sirius, ci în jurul planetei noastre natale.

Ziua gunoiului!

Pe 4 octombrie 1957 a fost lansat primul satelit artificial de pe Pământ, iar omenirea s-a apropiat puțin de stele. În acele zile, toți oamenii lumii au încercat să vadă Sputnik pe cer și au văzut un punct luminos minuscul. Numai că nu era Sputnik, prea mic pentru a fi văzut cu ochiul liber. Acest punct a fost a doua etapă a vehiculului de lansare R-7, care l-a pus pe orbită. A devenit primul rest spațial din istorie.

În anii următori, au fost efectuate aproximativ cinci mii de lansări, care au pus pe orbită aproape 6.600 de sateliți. Dintre acestea, 3.600 sunt încă în spațiu, iar doar 1.000 dintre ele sunt operaționale. Deja la sfârșitul anilor cincizeci, oamenii de știință au început să creadă că vechii sateliți care și-au petrecut timpul vor începe mai devreme sau mai târziu să interfereze cu alții noi.

Comparație între volumul deșeurilor spațiale și dimensiunea Pământului așa cum a fost imaginat de artist.

Din păcate, resturile spațiale nu se limitează doar la vechii sateliți și la stadiile de rachete uzate. În zilele noastre, sistemele de recunoaștere spațială urmăresc aproximativ douăzeci de mii de obiecte pe orbita Pământului, a căror masă totală variază de la 5 la 10 mii de tone. Și acesta este doar vârful aisbergului. Potrivit Agenției Spațiale Europene, există 45 de mii de obiecte pe orbită cu un diametru de peste 5 centimetri. În ceea ce privește corpurile mai mici, sute de mii de fragmente cu un diametru de 1 până la 5 centimetri și milioane de fragmente foarte mici zboară pe cer deasupra noastră.

Distribuția resturilor în spațiul apropiat Pământului. Inelul este resturi pe orbită geostaționară care vor rămâne acolo câteva sute de ani.

De unde vine gunoiul?

Dacă am trăi în universul Star Wars, totul ar fi clar. Nave spațiale sparte și părți ale avioanelor de luptă sunt o vedere comună într-o galaxie îndepărtată. Ne putem imagina cum, după următoarea bătălie majoră, toți lucrătorii care nu sunt implicați în construcția următoarei Stele Morții sunt trimiși la curățarea de rutină a spațiului cosmic. Și mai mult, ard Imperiul și Rebelii, după care trebuie să curețe.

În galaxia noastră, gunoaiele cosmice apar în moduri mult mai banale. Lansarea oricărui satelit pe orbită este însoțită de formarea unei mase de resturi tehnologice: obiecte precum șuruburi explozive, elemente de fixare temporare și elemente de acoperire de protecție ajung în spațiul apropiat de Pământ.

În plus, treptele rachetei și treptele superioare care au atins prima lor viteză de evacuare rămân în spațiu. Rezervoarele lor conțin adesea combustibil neutilizat, care este foarte volatil și se transformă ușor în vapori, ducând uneori la explozii puternice. Au fost multe cazuri în care, după câțiva ani petrecuți în spațiu, treptele de rachete folosite au explodat în mod neașteptat, împrăștiind schije de mici fragmente în jurul lor. În ultimii ani, aproximativ două sute de astfel de explozii au fost observate în spațiul apropiat Pământului. Doar o explozie a unei etape de rachetă indiană a provocat formarea a 300 de fragmente mari deodată.

Omenirea așternută nu numai pe orbita planetei sale natale. Ce crezi că a făcut Neil Armstrong când a deschis prima dată ușile modulului lunar? A aruncat un sac de gunoi din cabină. Abia atunci a coborât la suprafața lunii și a rostit celebra sa frază.

„Un pas mic pentru o persoană...” - „Ai scos gunoiul?!” - „Da! Deci, unde m-am oprit..."

Și sunt și obiecte mici. În timpul funcționării unui motor cu combustibil solid, multe particule de praf de până la 10 microni sunt ejectate din duza acestuia. Un alt tip de resturi microscopice sunt bucățile de vopsea și stratul de protecție care au căzut de pe pielea echipamentului pământesc. Și în fiecare an situația se înrăutățește: cu cât mai multe țări și companii explorează spațiul, cu atât mai multe resturi rămân pe orbită. În ultimii ani, au avut loc două incidente importante legate de poluarea spațiului.

Primul a fost infamul test de rachete antisateliți chinezești din 2007. URSS și SUA au testat arme similare înainte, dar apoi au fost mult mai puține resturi și au ars rapid în atmosferă - la urma urmei, țintele erau la o altitudine relativ scăzută. Chinezii au distrus satelitul, care se află pe o orbită polară la o altitudine de peste 800 de kilometri. Ca urmare, în vecinătatea Pământului au apărut peste două mii de fragmente și, conform unor date, până la 150.000 de particule mici. 97% din aceste resturi sunt încă pe orbită și vor atârna deasupra planetei timp de sute de ani.

Apropo, un an mai târziu, Statele Unite au distrus satelitul de spionaj USA-193 defect, la bord care a rămas aproximativ o jumătate de tonă de combustibil toxic. Cu toate acestea, satelitul se afla pe orbită joasă, iar majoritatea fragmentelor au ars în atmosferă.

Inelele lui Saturn sunt făcute din roci, praf și gheață. Inelele Pământului vor fi formate din șuruburi pierdute și resturi de sateliți.

Al doilea incident a fost ciocnirea satelitului Kosmos-2251, dezafectat în 1995, și a satelitului operațional Iridium 33, care a avut loc pe 10 februarie 2009. Este pentru prima dată în istorie când două nave spațiale se ciocnesc. Ca urmare, s-au format 2.000 de bucăți de resturi - iar acestea sunt doar cele mari care au putut fi urmărite.

Numai aceste două incidente au crescut cu peste o treime numărul de resturi de pe orbită. Acum, cantitatea de gunoi crește foarte repede (cu aproximativ 5% pe an), iar noi coliziuni la scară largă sunt inevitabile.

De ce este gunoiul periculos?

Filmul Gravity (2013), regizat de Alfonso Cuaron, arată clar ce pot face resturile spațiale. Fragmente care se repezi rapid prin spațiul fără aer, care sunt aproape imposibil de observat, străpung totul în calea lor, de la corpuri umane până la stațiile spațiale. Câteva secunde – iar designul, care a fost creat cu zeci de ani și miliarde de dolari, se transformă într-o sită inutilă.

Filmul este, desigur, fantastic, dar acest lucru este posibil și în realitate. Faptul este că corpurile situate pe orbita pământului se deplasează de-a lungul acesteia cu prima viteză cosmică - aproape 8 kilometri pe secundă. Pentru comparație: un glonț de la o pușcă de asalt Kalashnikov părăsește țeava cu o viteză de aproximativ 1 kilometru pe secundă și apoi încetinește din cauza rezistenței aerului - spre deosebire de resturile în vid. Chiar și o mică bucată de resturi care lovește un satelit poate provoca daune grave acestuia. Deci, în 2006, comunicarea cu satelitul de telecomunicații rusesc Express-AM11 a dispărut brusc. Impactul unei microparticule de resturi a deteriorat sistemul de control termic, satelitul s-a supraîncălzit rapid și a eșuat.

O gaură lăsată de resturile spațiale în satelitul SolarMax.

Acum imaginați-vă ce s-ar putea întâmpla dacă o bucată de resturi lovește o navă spațială cu echipaj sau o stație orbitală. Urme de la coliziuni cu resturi au fost găsite în mod repetat pe suprafața navetelor și a corpului ISS. În 1983, un mic grăunte de nisip (mai puțin de 1 milimetru în diametru) a lăsat o crăpătură gravă în parbrizul navetei Challenger. Într-un alt caz, resturi au pătruns în panoul radiatorului navetei Endeavour. În ultimii ani, manevrele de evitare a resturilor au devenit o rutină familiară pentru echipajele ISS.

O crăpătură în parbrizul lui Challenger, cauzată de un mic grăunte de nisip.

O gaură în panoul radiatorului navetei Endeavour a rămas după o coliziune cu o bucată de resturi.

Există și obiecte radioactive printre resturile spațiale. La un moment dat, URSS a lansat o serie mare de sateliți de recunoaștere maritimă US-A în spațiu. Fiecare dispozitiv era echipat cu un reactor nuclear cu 30 de kilograme de uraniu-235 îmbogățit. Au fost lansate în total 33 de dispozitive, dintre care câteva s-au „întors” deja pe Pământ. Unul dintre ei, Kosmos-954, a căzut în Canada în 1978. Resturile de sateliți au provocat contaminarea radioactivă a zonei (din fericire, puțin populată), ceea ce a dus la un scandal internațional major. Dispozitivele rămase au fost transferate pe o orbită de înmormântare la o altitudine de 700-1000 de kilometri, unde probabil pot rămâne între 250 și 2000 de ani. Este mult timp, dar totuși va veni vremea când descendenții noștri vor trebui să decidă ceva.

De asemenea, se știe că sistemele de răcire ale unor sateliți s-au scurs, ceea ce a făcut ca mii de picături de lichid de răcire sodiu-potasiu să intre pe orbită, care acum orbitează și Pământul. Ele, spre deosebire de reactoarele prin satelit, nu reprezintă un pericol pentru planetă, dar pot deteriora navele spațiale.

Rezervorul principal de combustibil al celei de-a doua etape a rachetei Delta 2, care a căzut în Texas în 1997.

Efectul Kessler

Efectul Kessler este un scenariu înspăimântător în care ciocnirea a două obiecte mari va duce la apariția unei mase de noi fragmente. Fiecare dintre aceste fragmente se poate ciocni, la rândul său, cu alte resturi, provocând o reacție în lanț. Dacă există mulți sateliți afectați, fragmentele asemănătoare avalanșelor care apar pot face spațiul din apropierea Pământului complet nepotrivit pentru zboruri timp de câteva sute de ani. Acest scenariu a fost descris de specialistul NASA Donald Kessler.

Se știe că în 2012 s-a pierdut comunicarea cu satelitul Envisat de opt tone. Se află pe o orbită a cărei altitudine este de 785 de kilometri și va exista acolo încă aproximativ 150 de ani. În fiecare an, Envisat trece de două ori la 200 de metri de mai multe epave - și sunt șanse mari ca, mai devreme sau mai târziu, drumurile lor să se încrucișeze. Mulți experți cred că o astfel de coliziune va declanșa o reacție în lanț, iar apoi scenariul lui Kessler ar putea deveni realitate.

Filmul „Gravity” se bazează tocmai pe ipoteza lui Kessler.

Măturatoare spațiale

Toată lumea admite deja că orbita are nevoie de curățare urgentă. Chiar dacă omenirea oprește toate lansările în spațiu, cantitatea de resturi de pe orbită va crește în continuare - din cauza coliziunilor dintre vehicule deja lansate. Există o singură cale de ieșire: curățați-vă bine.

Până acum acest lucru a fost posibil doar în science fiction. În romanul lui Arthur C. Clarke Fântânile Paradisului, construcția unui lift spațial grandios a cerut omenirii să-și curețe temeinic orbita. Deoarece oamenii au obținut un mare succes în cucerirea spațiului, aceasta nu devine o mare problemă - cu ajutorul laserelor, inginerii îndepărtează rapid obstacolele. În procesul de curățare, groaparii chiar fac câteva descoperiri arheologice și găsesc o navă spațială veche.

În celebrul anime Planetes („Wanderers”), fiecare companie care operează în spațiu trebuie să aibă un departament de îndepărtare a resturilor. Este această lucrare foarte periculoasă și nu foarte prestigioasă pe care o fac personajele principale ale serialului.

Dar toate acestea sunt fantezie, ficțiune - cum rămâne cu realitatea?

Eroii din „Wanderers” curăță orbita de resturi. Și sunt tratați ca niște gunoi.

Obiectele situate pe orbite joase (până la 400 de kilometri) ard în atmosferă după câțiva ani. Și dacă tot gunoiul ar fi fost acolo, nu ar fi mare problemă - natura însăși ar curăța după noi. Dar problema este că cea mai mare parte a gunoiului este situat mult mai sus. Fragmentele pot sta acolo timp de secole, milenii și pe orbită geostaționară timp de milioane de ani.

Au fost create diverse organizații de combatere a resturilor spațiale atât sub guvernele puterilor spațiale, cât și la nivel internațional, dar munca lor nu a adus prea multe progrese. Problema deșeurilor este abordată în prezent de Comitetul Națiunilor Unite pentru Utilizarea Pașnică a spațiului cosmic, precum și de Comitetul de coordonare a deșeurilor spațiale, creat de mai multe agenții spațiale naționale.

Sunt luate în considerare diferite metode de combatere a poluării orbitale. Unii propun să consolideze protecția navelor spațiale împotriva impactului particulelor mici, alții - pentru a controla mai atent lansările, iar alții - să pună combustibil suplimentar pe sateliți, astfel încât să poată fi scoși de pe orbită. Aceste măsuri pot încetini deșeurile spațiale sau pot salva nave, dar totuși nu rezolvă problema. Singura modalitate de a trata resturile spațiale este de a elimina resturile de pe orbită.

De exemplu, puteți crea o sferă uriașă de material poros ultra-ușor (aerogel) care va absorbi impactul particulelor mici de resturi și le va prinde sau cel puțin le va încetini. Sau o rețea electrodinamică mare care va încetini bucățile de resturi, făcându-le să cadă pe Pământ mult mai repede, ardând în atmosferă. Sau un vânător de spațiu care va captura moloz folosind plase sau un harpon. De asemenea, este posibil să se folosească lasere pentru a arde resturile, dar acest lucru ar trebui să eludeze acordurile internaționale care interzic lansarea armelor pe orbită.

Vestea proastă este că toate aceste tehnologii există doar pe hârtie. Dar procesul continuă să avanseze treptat. În următorii ani vor avea loc primele experimente de testare a unora dintre tehnologiile menționate. Dacă numai în acest timp omenirea nu poluează complet orbita.

Arheologia spațiului

Unii istorici spun deja că nu este nevoie să distrugi fără gânduri toate resturile spațiale: poate fi de interes semnificativ pentru arheologi, care cu siguranță vor ajunge pe orbită în viitor.

În anii 1980, NASA a donat sonda spațială ISEE-3 Muzeului Național al Aerului și Spațiului. Era planificat ca în 2014, când dispozitivul se apropie de Pământ, acesta să fie transferat pe orbita Pământului, după care să fie preluat de navetă și livrat acasă. Dar mai târziu, acest plan a trebuit să fie abandonat: livrarea mărfurilor de pe orbită s-a dovedit a fi mai scumpă decât se credea odinioară, iar navetele în sine au încetat să zboare. Totuși, este posibil ca în viitorul îndepărtat niște sateliți vechi să fie expuși în muzee.

***

Dacă credeți una dintre explicațiile pline de umor ale paradoxului Fermi („dacă viața extraterestră există cu adevărat, de ce extratereștrii nu au venit încă la noi?”), orice civilizație tehnogenă blochează orbita planetei sale natale atât de repede încât acest lucru duce mai departe. zboruri spațiale imposibile. Să sperăm că în cazul planetei noastre aceasta va rămâne o glumă.

Fiecare dintre noi știe că omenirea și-a poluat incredibil planeta și continuă să genereze o cantitate incredibilă de gunoi în fiecare zi. Dar puțini oameni știu că în perioada scurtă de explorare a spațiului, am reușit să transformăm spațiul din apropierea Pământului într-un mic depozit de sateliți uzați. Iată două vizualizări interactive care reflectă situația actuală.

Prima vizualizare (de Alex Rasmussen) arată toți sateliții și resturile cunoscuți și urmăriți:

• Punctele verzi indică sateliții activi.
• Gri - inactiv, dar funcțional.
• Roșu - sateliți eșuați și resturile lor.

Agenția Spațială Europeană a stabilit că Pământul orbitează în prezent:

• aproximativ 29.000 de fragmente mai mari de 10 cm,
• aproximativ 670.000 de fragmente de la 1 la 10 cm,
• peste 170 de milioane de fragmente de la 1 mm la 1 cm.

Masa totală a resturilor din spațiul apropiat de Pământ este estimată la 6.300 de tone, viteza de zbor poate ajunge la 56.000 km/h.

În ultimii 50 de ani, au fost lansati aproximativ 6.600 de sateliți, dintre care 3.600 încă orbitează Pământul, iar 1.000 sunt în modul activ.

Cât de periculos este tot acest gunoi?

Vizualizările prezentate ne pot induce mințile în eroare deoarece punctele reprezintă doar locaţie resturi, dar nu dimensiunea, adică scara nu este respectată. În realitate, spațiul apropiat de Pământ nu este deloc o groapă de gunoi, așa cum arată în imagini. Cu toate acestea, agențiile spațiale din diferite țări sunt încă în alertă, deoarece costul obiectelor lansate este foarte mare, iar pagubele potențiale din pierderea a 1.000 de sateliți operaționali în prezent ca urmare a coliziunilor cu resturi sunt estimate la 130 de miliarde de dolari.

În fiecare an, 100-150 de tone de resturi intră în atmosfera pământului. Cel mai notabil caz din ultimii ani a fost coliziunea dintre un satelit german și unul american, ale cărui resturi au căzut în Golful Bengal în 2011. Nici astronauții aflați pe orbită nu ar trebui să se relaxeze (bună ziua „Gravity”). În 2012, ISS a fost mutată pe o orbită mai înaltă pentru a preveni coliziunea cu resturi de la un satelit japonez.

Ce să fac?

Din fericire, repetarea unui scenariu asemănător cu „Gravitatea” în viață este puțin probabilă. Mai mult, inginerii au furnizat o mulțime de echipamente de protecție (ISS este considerată „cea mai protejată navă spațială din istorie”). Cu toate acestea, viteza de zbor și cantitatea tot mai mare de resturi reprezintă o amenințare din ce în ce mai mare. Oamenii de știință avertizează cu privire la posibilitatea apariției sindromului Kessler, atunci când există atât de multe resturi pe orbită încât riscul distrugerii oricărui vehicul lansat devine foarte mare. O astfel de reacție în lanț ar putea, de fapt, să închidă accesul umanității în spațiu.

Astăzi, oamenii de știință caută modalități de a urmări resturile și de a curăța spațiul. Una dintre multele idei este de a folosi sateliți speciali care vor capta resturile și le vor trimite la suprafața planetei. Se ia în considerare și opțiunea de a colecta resturile încă utilizabile pentru reciclare.

Indiferent de metoda aleasă în viitor, un lucru este cert: aruncarea gunoiului în spațiul cosmic din apropiere ne va costa mult. Dacă dorim să continuăm să avem acces dincolo de planeta noastră, să avem comunicații moderne prin satelit, observare și cercetare, atunci trebuie să începem să explorăm posibile modalități de a scăpa de resturile orbitale.

Făcând clic pe articolul original, puteți aprecia interactivitatea vizualizărilor. Din păcate, Habr nu vă permite să le încorporați într-o postare, așa că a trebuit să fac capturi de ecran.

Una dintre principalele probleme cu care s-a confruntat omenirea în explorarea spațiului apropiat este acumularea de vehicule eșuate și resturile acestora pe orbita joasă a Pământului. Astfel de obiecte sunt numite resturi spațiale. Acum acumularea acestor resturi pe orbita geostaționară amenință explorarea ulterioară de către omenire a spațiului cosmic apropiat.

Doar 6% dintre obiectele spațiale urmărite de pe Pământ sunt vehicule active, toate celelalte pot fi considerate pe deplin gunoi. Dimensiunea resturilor rămase după lansări poate să nu depășească 1 cm, dar din cauza vitezei enorme de rotație în jurul planetei, o coliziune chiar și cu un fragment atât de mic poate duce la consecințe fatale pentru orice navă spațială.

Resturile spațiale sunt rezultatul fiecărei lansări de rachete de pe Pământ

În total, există o cantitate nedefinită de resturi pe orbitele planetei noastre. Potrivit diferitelor estimări, greutatea lor totală ajunge la 5.000 de tone, iar numărul total de fragmente ajunge la 100 de mii, dar doar 15-16 mii de fragmente sunt enumerate în cataloagele de urmărire ale diferitelor țări spațiale.

Toate celelalte obiecte orbitale pot amenința explorarea omenirii a spațiului apropiat.

Cauze și surse principale

Primele resturi de pe orbite apropiate de Pământ au apărut odată cu începutul erei spațiale în anii 50 ai secolului XX, când primii sateliți au fost livrați pe orbită. Explorarea ulterioară a spațiului apropiat a crescut invariabil cantitatea de resturi în orbitele apropiate de Pământ.

Principalii „poluatori” ai orbitelor pământului sunt principalele puteri spațiale: Rusia (URSS), SUA și China reprezintă peste 90% din toate resturile din spațiul apropiat, iar ponderea fiecărei țări este aproximativ aceeași.

Toate resturile spațiale sunt de origine terestră, dar în sine sunt eterogene. Cea mai mică pondere a numărului de obiecte care se deplasează pe orbită este formată din nave spațiale operaționale (nu mai mult de 6%). Toate celelalte obiecte nu au valoare și sunt complet gunoi. Dintre aceștia, aproximativ 20% sunt sateliți eșuați și obiecte geostaționare, 17% sunt etape superioare și stadii de rachete uzate, iar restul de aproximativ 55% sunt diverse deșeuri din activități spațiale și rezultate ale coliziunilor și exploziilor.

Rusia, SUA și China sunt cei mai mari poluatori în spațiu.

Care este pericolul?

Resturile mici reprezintă cel mai mare pericol, deoarece cele mari pot fi evitate prin observarea promptă și recalcularea traiectoriei de zbor a navei spațiale.

Un alt pericol al resturilor spațiale care amenință activitatea umană este căderea fragmentelor pe suprafața planetei. Spre deosebire de coliziunile orbitale, în acest caz pericolul principal este reprezentat de fragmentele mari - la urma urmei, acestea au șansa de a ajunge cel puțin parțial la suprafață fără a arde în straturile superioare ale atmosferei. Într-o astfel de situație, nu putem decât să sperăm că fragmentele vor cădea într-o zonă deșertică și nu pe vreun oraș mare.

Bucăți mari de resturi spațiale pot cădea pe Pământ, iar acest lucru poate duce la tragedie

Efectul Kessler (sindromul) este o situație ipotetică în care resturile acumulate pe orbita Pământului vor face ca spațiul apropiat să fie inaccesibil umanității.

Sindromul și-a primit numele de la consultantul agenției spațiale NASA Donald Kessler, care a prezentat pentru prima dată un astfel de scenariu în detaliu în cercetările sale.

Esența efectului Kessler este creșterea constantă a densității obiectelor pe orbita joasă a Pământului și, în consecință, creșterea probabilității unei coliziuni între două obiecte mari.

Rezultatul unei astfel de coliziuni ar trebui să fie formarea multor fragmente mai mici, astfel încât fiecare dintre ele se poate ciocni și cu alte fragmente în viitor. Potrivit lui Kessler, densitatea deșeurilor spațiale va crește exponențial.

O explozie sau o coliziune mare pe orbita Pământului este considerată deosebit de periculoasă, drept urmare spațiul exterior din apropiere poate fi complet contaminat cu fragmente, iar după aceea spațiul va deveni complet inaccesibil pentru oameni.

Efectul Kessler ar putea face spațiul inaccesibil oamenilor

Omenirea nu a dezvoltat încă modalități eficiente de a combate resturile spațiale. Oamenii de știință oferă mai multe opțiuni pentru rezolvarea problemei, dar fiecare dintre ele arată fie fantastic de scump, fie irealizabil în cadrul stării actuale a științei și, cel mai adesea, combină ambele deficiențe. Cu toate acestea, deoarece amenințarea deșeurilor spațiale este reală, sunt propuse cele mai realiste opțiuni pentru curățarea spațiului din apropierea Pământului. Dintre acestea, se pot distinge trei metode principale de control: colectarea, eliminarea și corectarea traiectoriilor de zbor.

Una dintre cele mai raționale idei propuse de NASA este utilizarea sistemelor laser continue puternice la sol. O variație a acestei metode este utilizarea sistemelor laser spațiale.

Desigur, imaginația desenează imagini în spiritul „Războiului Stelelor”, unde resturile ar fi anihilate printr-o lovitură de la un pistol laser. Cu toate acestea, realitatea este ceva mai banală. Cu ajutorul laserelor, se poate corecta doar traiectoria de zbor a fragmentelor, ceea ce ar permite evitarea unei coliziuni.

Pentru a face acest lucru, fiecare fragment trebuie expus la radiații laser zilnic timp de 1-2 ore. Acest lucru vă va permite să reglați viteza de mișcare cu câțiva centimetri pe secundă, dar datorită indicatorilor de viteză enormi, un astfel de impact va schimba semnificativ traiectoria. Doar un astfel de model va face posibilă implementarea ideii la prețuri rezonabile - o instalație laser, precum și infrastructura însoțitoare, vor costa „doar” câteva zeci de milioane de dolari.

Luptătorii împotriva resturilor spațiale trebuie să ia notă de ideile din Războiul Stelelor

• Agenția Spațială Europeană a dezvoltat mai multe idei alternative.
• Un concept similar cu sistemele cu laser, în care se folosește în schimb un curent cu jet. Declanșarea unui curent cu jet de pe Pământ este imposibilă, așa că implementarea va necesita nave spațiale puternice. Desigur, o astfel de idee poate fi implementată numai atunci când trageți în obiecte spațiale mari care amenință planeta sau sateliții staționari.
• Potrivit unui alt concept, transportul ar trebui să fie efectuat de o navă spațială folosind o velă solară ca sursă de energie de propulsie.
• Ei bine, ultima idee presupune atașarea unui motor cu reacție la fiecare fragment individual și transportarea manuală a obiectelor mari pe o orbită de eliminare.

Astăzi, conceptele de la terți pentru combaterea gunoiului arată fantastic și irealizabil la nivelul gândirii științifice moderne. Printre acestea:

• utilizarea roboților care transportă resturi de pe orbită la suprafața Pământului;
• expunerea resturilor la un nor de praf de tungsten, care ar crește greutatea fiecărui obiect și le-ar forța să iasă din orbită;
• lansarea unui satelit special al cărui scop va fi prinderea resturilor etc.

Oricum ar fi, omenirea va trebui să dezvolte un model cu adevărat funcțional în următoarele decenii.

Există mai multe fapte interesante asociate cu resturile spațiale care sunt de interes nu numai pentru cei care sunt direct implicați în această problemă, ci și pentru oricine este interesat de știința populară.

Viteza de mișcare a resturilor în spațiu este foarte mare, așa că este dificil pentru o persoană să se ocupe de resturile spațiale

• Viteza de mișcare reciprocă a resturilor pe orbita joasă a Pământului este de 10 kilometri pe secundă. Viteza mare de mișcare este una dintre principalele dificultăți în lupta împotriva resturilor spațiale.
• De la începutul erei spațiale și până în anii 1980, URSS și SUA au efectuat o serie de teste de arme anti-satelit în spațiul cosmic, care au dus la formarea unei cantități uriașe de resturi care se rotesc pe orbită geostaționară. Până la 7% din toate resturile din spațiul apropiat este rezultatul unor astfel de teste.
• La începutul acestui secol, și China s-a alăturat unor astfel de teste. În 2007, o rachetă anti-satelit a distrus satelitul chinez dezafectat Fengyun-1. Rezultatul este formarea a mii de noi resturi pe orbită.
• În 1983, când naveta americană s-a ciocnit cu un grăunte mic de nisip (0,2 mm în diametru), pe fereastra dispozitivului s-a format o crăpătură adâncă.
• În februarie 2009, cel mai mare accident spațial a avut loc din cauza ciocnirii a două obiecte geostaționare mari. Doi sateliți de comunicații s-au ciocnit în spațiu: americanul Iridium și eșuat rusesc Cosmos-2251. Rezultatul este formarea a aproximativ 600 de fragmente mari și mici.

Resturile spațiale sunt o nouă problemă cu care umanitatea a întâlnit-o în explorarea spațiului apropiat. Nu există o soluție clară la problema cu care se confruntă principalele puteri spațiale. Toate metodele majore pentru a scăpa de resturile spațiale se confruntă fie cu costuri excesive, fie cu incapacitatea de a oferi o soluție tehnică eficientă. Cu toate acestea, acumularea de resturi pe orbita geostaționară poate deja amenința nu numai zborurile controlate către spațiul apropiat de Pământ, ci și așezările terestre în sine. Deci, găsirea unor modalități de a rezolva problema este una dintre principalele sarcini cu care se confruntă puterile spațiale în viitorul apropiat.