Космос превращается в смертельный лабиринт: в орбитальной тени растёт хаос, грозящий планете

Космическое пространство уже давно перестало быть безмятежной пустотой, и теперь вокруг Земли стремительно растёт опасный пояс техногенных следов человеческой деятельности. Эта проблема обсуждается всё чаще, и исследователи предупреждают: медлить больше нельзя. С каждым годом спутников становится больше, а вместе с ними увеличиваются и риски. Об этом рассказывает Earth.

Фото: https://www.esa.int/spaceinimages/Images/2017/03/Satellite_break-up by European Space Agency, https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/

космический мусор

Орбиты, наполненные угрозами

Сегодня в околоземном пространстве движутся тысячи крупных объектов и сотни миллионов мелких, оставшихся после старых миссий, аварий и столкновений. Даже микроскопический фрагмент, несущийся со скоростью более 20 тысяч километров в час, превращается в опасный снаряд — подобные угрозы уже выявляли и в случаях, когда яркость светила скрывает объекты. Спутниковые сети связи и навигации, метеорологические системы, научные аппараты и экипажи Международной космической станции зависят от того, насколько чистыми остаются рабочие орбиты.

Исследователи подчёркивают, что уже сейчас операторов спутников вынуждают регулярно выполнять манёвры уклонения, тратя драгоценное топливо и сокращая срок службы аппаратов. Это создает не только финансовые, но и технические сложности, особенно в условиях растущего числа коммерческих стартов.

"Даже если крошечный объект размером всего пять миллиметров попадёт в солнечную панель или элемент питания спутника, он способен вывести его из строя", — пояснил Чен.

Астронавты МКС тоже не защищены: выходы в открытый космос превращаются в рискованную процедуру, если неподалёку отмечается повышенная концентрация орбитальных обломков. Тем временем общие международные нормы, которые обязали бы компании и государства убирать за собой, пока не созданы.

Три пути избавления от мусора

Исследовательская группа под руководством Хао Чена изучила три концепции очистки орбиты. Каждая из них предполагает использование специализированного аппарата — так называемого ремедиационного сервиса, который должен захватывать мусор и выводить его в безопасное состояние.

Первый способ — неконтролируемый сход с орбиты. В этом случае аппарат подтягивает обломок до высоты примерно 220 миль, после чего атмосферное сопротивление постепенно завершает процесс.

"Он либо сгорит, либо упадёт на Землю, но заранее предсказать точное место нельзя, поскольку всё зависит от характеристик атмосферного торможения", — пояснил Чен.

Это наименее затратный метод: сервисному аппарату не требуется выполнять сложные перелёты.

Второй метод — контролируемый вход в атмосферу. Здесь мусор доставляется значительно ниже, примерно к отметке 30 миль. Эта процедура требует более точного наведения, энергозатратных манёвров и дополнительных подъёмов аппарата обратно на рабочую высоту.

"Контролируемый вход в атмосферу обходится дороже, потому что аппарат должен спустить обломки ближе к земле, а затем снова подняться, чтобы забрать следующий обломок, — отметил Чен. — Это требует больше энергии и топлива, чем неконтролируемый вход в атмосферу".

Третий вариант — переработка мусора в самом космосе. Идея может показаться затратной, поскольку требует орбитального перерабатывающего комплекса, однако она открывает возможности экономии.

"Запуск любого объекта с Земли в космос обходится примерно в 1500 долларов за килограмм", — сказал Чен.

Повторное использование алюминия и других металлов непосредственно на орбите снизит число запусков и уменьшит нагрузку на индустрию.

Экономические стимулы и необходимость правил

Даже самые продвинутые технологии бесполезны, если отсутствует мотивация инвестировать в уборку орбиты. Команда Чена применила теорию игр и модель переговоров Нэша, чтобы предложить систему распределения затрат между операторами спутников и компаниями, специализирующимися на удалении мусора. Это должно сформировать сбалансированный и справедливый механизм.

Операторы же наслаждаются снижением рисков и сокращением вынужденных манёвров, не участвуя в процессе очищения.

"Нам понадобится какое-то агентство, которое будет стимулировать тех, кто занимается уборкой мусора, — поясняет Чен.

Зачем космосу нужен план развития

Индустрия спутниковых запусков растёт, и орбиты стремительно заполняются оборудованием. Если не разработать понятные правила, проблема обострится. Чен подчёркивает важность системного подхода и политической воли.

Он считает, что только совмещение безопасных технологий и чётких экономических стимулов позволит сохранить космос доступным для исследований и бизнеса. Орбиты Земли не бесконечны, а значит, каждая стратегия — переработка, контролируемый спуск или удешевлённые модели очистки — должна работать в рамках общего плана, особенно на фоне изменений, которые могут возникать, когда новая траектория РОС резко меняет курс пилотируемых полётов.

Сравнение способов удаления космического мусора

При рассмотрении трёх основных подходов — неконтролируемого схода, контролируемого схода и переработки — различия проявляются в затратах, рисках и долгосрочной эффективности. Неконтролируемый вход оказывается самым дешёвым, но предполагает неопределённость места падения. Контролируемое сведение снижает риски, но требует больших энергозатрат. Переработка на орбите кажется сложной, однако способна уменьшить стоимость будущих миссий и снизить потребность в запуске сырья с Земли.

Плюсы и минусы методов очистки орбиты

Каждый метод обладает своими особенностями. Основные преимущества и недостатки можно обозначить следующим образом.

Плюсы:

• снижение риска столкновений;
• повышение безопасности орбитальных миссий;
• возможности повторного использования материалов;
• уменьшение числа манёвров уклонения.

Минусы:

• высокая стоимость операций;
• необходимость сложных технических решений;
• зависимость от международных договорённостей;
• ограниченность топлива и ресурсов сервисных аппаратов.

Советы по выбору стратегии очистки орбиты

Разработчикам и операторам стоит учитывать несколько практических факторов. Во-первых, важно оценить долгосрочные выгоды: переработка может быть дорогой в начале, но экономить средства в будущем. Во-вторых, нужно учитывать характер орбиты: низкие орбиты позволяют использовать естественное торможение, а геостационарные — требуют иных решений. Наконец, необходимо интегрировать системы слежения и прогнозирования, чтобы уменьшать число аварийных манёвров.

Популярные вопросы о космическом мусоре

Как выбрать подходящую стратегию удаления мусора?
Нужно учитывать высоту орбиты, массу объекта, доступные технологии и долгосрочные цели компании.

Что лучше: переработка или контролируемый спуск?
Спуск безопаснее в краткосрочной перспективе, но переработка приносит экономическую выгоду при длительной эксплуатации космических систем.

Сколько стоит очистка орбиты?
Стоимость зависит от метода, массы обломков и расстояния, которое должен преодолеть сервисный аппарат.