CC BY
17
Секция «Маркетинги коммерциализация космоса»
УДК 341.229
КОСМИЧЕСКАЯ СВАЛКА
А. Г. Климкина Научный руководитель - Н. В. Федорова
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: rukario2187@gmail.com
Рассматриваются понятие космического мусора, причины его возникновения, реальные примеры, проблемы околоземной орбиты и методы борьбы с космической свалкой.
Ключевые слова: космический мусор, спутник, орбита, Земля, эффект Кесслера, NASA.
THE SPACE DUMP
A. G. Klimkina Scientific Supervisor - N. V. Fedorova
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: rukario2187@gmail.com
There is the concept of space debris, the causes of its origin, real examples, problems of near-earth orbit and methods of combating space dumps in this article.
Keywords: space debris,satellite, orbit, the Earth, Kessler effect, NASA.
Для того чтобы понять есть ли жизнь на нашей планете или нет, вовсе не нужно опускаться на ее поверхность. О присутствии на ней живых существ, причем разумных, можно сделать вы-водпо продуктам жизнедеятельности «живущих» на околоземной орбите еще на подлете. А если быть точнее, то по гигантской космической свалке, которая кружит вокруг Земли. И, конечно же, продолжает расти от года в год.
Проблема космического мусора родилась в конце 60-х годов прошлого века вместе с появлением первых искусственных спутников. Впрочем, на заре космической эры человек предпочитал радоваться новым возможностям, а не задумываться над гипотетическими проблемами. Теоретики свободного неба и не думали о том, что околоземный космос можно превратить в свалку на подобии городской. Но уже сегодня проблема не только четко обозначена, но и приобрела глобальный характер, ведь на околоземных орбитах находится до 18 тысяч техногенных объектов более 10 сантиметров в диаметре. Каждый из них способен превратить космический аппарат в гору бесполезных обломков. Между ними проскакивают кусочки поменьше. Размером от одного до десяти сантиметров. Их, по подсчетам NASA, более полумиллиона и почти все способны привести к серьезным повреждениям. Откуда эта свалка взялась? Почему сегодня мусору над головой уделяется больше внимания, чем мусору под ногами?
К категории «космический мусор» эксперты относят все искусственные объекты и их фрагменты в космосе, которые отжили свой век и не эксплуатируются, но представляют реальную опасность для работающих космических аппаратов, пилотируемых миссий и для населения Земли. Вероятными источниками космического мусора становятся разгонные блоки и верхние ступени ракет, доставляющие спутники на орбиту. Таких уже насчитывают около тысячи, а иногда весьма весомый вклад вносят и контролируемые космические испытания. Так 7 %, от общего объема космического мусора, зарегистрированного в 1990 году, возникла в результате 12 испытаний советского и американского противоспутникового оружия. В январе 2007 года крупней-
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2018. Том 2
шим загрязнителем околоземного пространства стал Китай, уничтоживший собственный старый метеорологический спутник FengYun 1С весом в одну тонну и выведенный на орбиту в 1999 году. Тогда взрыв привел к образованию ста тысяч осколков. Как говорится, «бей своих, чтоб чужие боялись» [1]. Традиционный источник загрязнения - мелкий техногенный хлам: потерянные болты, уплотнительные кольца, кусочки краски и пластика, прочие мелкие объекты. Небольшой кусочек пластика, разгоняясь до скорости 7 км/с, может пробить алюминиевую обшивку МКС толщиной в 102 миллиметра насквозь. Если бы этот же пластик двигался со скоростью 10 км/с, то его прямой контакт с МКС или спутником был бы эквивалентен взрыву противотанкового снаряда.
Масштаб проблем, который может доставить летящий с гиперзвуковой скоростью космический хлам, блестяще проиллюстрировал Альфонсо Куарона в фильме «Гравитация», и, по мнению авторитетных экспертов, режиссер ничуть не преувеличил.
Самая замусоренная на сегодня орбита - это низкая околоземная, где находится международная космическая станция, телескоп «Хаббл» и две трети всех искусственных техногенных объектов. Следом по загрязнённости идет геостационарная орбита. Там вращаются метеорологические спутники, спутники GPS навигации и прочей связи.
Спустя 50 лет стало понятно, что околоземное пространство не бесконечно, и его природный ресурс ограничен. По оценкам NASA, на низкой орбите скопилось до шести тысяч тонн космического мусора, а на геостационарной «живет» 400 спутников, каждый из которых сам по себе -потенциальная туча обломков.
В какой-то момент, скопившийся на околоземной орбите и постоянно увеличивающийся в объеме космический мусор, приведет к полной непригодности ближнего космоса для практического использования. Такое развитие событий назвали каскадным синдромом или эффектом Кесслера в честь консультанта NASA Дональда Кесслера, который первым описал, рассчитал и смоделировал этот процесс.
Коварство синдрома Кесслера заключено в эффекте домино. Сталкиваясь друг с другом, два крупных объекта разбрасывают большое количество новых осколков. Каждый из них способен столкнуться с соседом и спровоцировать цепную реакцию. При достаточно большом количестве таких столкновений число новых осколков начинает расти еще быстрее. Например, первое в истории столкновение спутников в околоземном пространстве случилось 10 февраля 2009 года. Тогда над Сибирью на высоте 789 километров не смогли разминуться российский разведывательный спутник «Космос-2251» и американский «Iridium33». «Масса американского аппарата составляла 600 кг, а российского- 900 кг. В результате столкновения образовалось около 600 обломков» [2]. За последующие несколько лет они размножились еще на несколько тысяч. Даже с учетом эффекта Кесслера, при условии искусственного снижения темпов замусоривания низкой околоземной орбиты, серьезные проблемы с освоением ближнего космоса могут наблюдаться уже в скором будущем.
Объекты, находящиеся в низких околоземных орбитах, постепенно замедляются и через какое-то время сгорают в атмосфере. Но некоторые фрагменты ежегодно достигают поверхности планеты. В NASA говорят, что в большинстве случаев крупные радиоактивные и токсичные фрагменты космического мусора представляют для Земли серьезную опасность. Подсчитано, что за время эксплуатации человеком околоземного пространства, на Землю вернулось 54 тонны разнокалиберного техногенного хлама.
Приборы, которые позволят утилизировать космический мусор, пока находятся на стадии чертежей и проектирования. В числе наиболее вероятных решений рассматриваются спутники-ловушки, способные выталкивать мусор на орбиту захоронения. Альтернативным вариантом являются спутники-уборщики, которые способны ловить мусор с помощью сетей, а также аппараты, корректирующие орбиты космических объектов и заставляющие их двигаться в сторону Земли, сгорая в атмосфере.
В декабре 2016 года был запущен экспериментальный аппарат для уборки космического мусора. Японский корабль Kounotori-6 (HTV-6) должен был провести в космосе неделю, собирая мусор. Для этого он выпускает 700-метровый электродинамический «трос», который притягивает к себе обломки, а после направляется в сторону Земли, уводя за собой «хвост» из космического мусора. Войдя в атмосферу, HTV-6 с «хвостом» сгорает, а не сгоревшие обломки падают в Тихий
Секция «Маркетинги коммерциализация космоса»
океан. Но эксперимент не удался, так как «трос» не смог раскрыться. Корабль был сведён с орбиты 5 февраля 2017 года [3].
«Эффективных мер защиты от объектов космического мусора практически нет» [4].Все, что мы можем сегодня - это создавать более совершенную защиту космических аппаратов и разрабатывать способы самостоятельной утилизации спутников на орбиту захоронения. Это может замедлить засорение космоса и спасти корабли, но всё же не решит проблемы с уже существующим космическим мусором. Сколько бы предложений не звучало, пока не удалось создать действенный метод борьбы с загрязнением, ввиду разных причин, в том числе и из-за дороговизны. Проблемы с финансированием проектов по созданию аппаратов для уборки космического мусора можно решить за счет привлечения коммерческих организаций и государств, занимающихся реализацией космических программ. Ведь если человечество потеряет возможность выхода в космос, то вся их предыдущая деятельность станет бессмысленной, и они понесут существенные убытки от закрытия реализуемых программ. Это станет основным мотивом для инвестирования в проекты космических аппаратов и устройств, способных очищать орбиту Земли от мусора. Также, со временем, могут выйти из строя спутники связи и GPS, что существенно осложнит проживание современного человека на Земле.
Сегодня орбита нуждается в срочной очистке, и, чтобы избежать ряд потенциальных проблем, следует начать действовать уже сейчас. Ведь даже если человек прекратит все космические запуски, количество мусора на орбите всё равно будет расти согласно эффекту Кесслера. Раз человечество не объединила даже глобальная наземная экологическая катастрофа, возможно, сделать это окажется под силу космической свалке.
Библиографические ссылки
1. Бей своих, чтоб чужие боялись [Электронный ресурс]. URL: https://lenta.ru/articles/2007/ 01/19/test/ (дата обращения: 10.03.2018).
2. Столкновение спутников Космос-2251 и Iridium 33 [Электронный ресурс]. URL: https:// ru.wikipedia. org/wiki/%D0%A1%D1 %82%D0%BE%D0%BB%D0%BA%D0%BD%D0%BE%D0%B 2%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D1%81%D0%BF%D1%83%D1%82%D0%BD%D0%B8 %D0%BA%D0%BE%D0%B2_%D0%9A%D0%BE%D1%81 %D0%BC%D0%BE%D1%81-2251_%D 0%B8_Iridium_33 (дата обращения: 10.03.2018).
3. Эксперимент по очистке орбиты от космического мусора начался [Электронный ресурс]. URL: https://hi-news.ru/space/eksperiment-po-ochistke-orbity-ot-kosmicheskogo-musora-nachalsya.html (дата обращения: 15.03.2018).
4. Космический мусор [Электронный ресурс]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9 A%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%B8%D1 %87%D0%B5%D1%81 %D0%BA%D0%B8%D0%B9_ %D0%BC%D1%83%D1%81%D0%BE%D1%80 (дата обращения: 11.03.2018).
© Климкина А. Г., 2018
