Главная » Своими руками » Что делать с космическим мусором. Космический мусор вокруг земли: классификация, способы утилизации. Перспективные способы очистки орбиты Земли

Что делать с космическим мусором. Космический мусор вокруг земли: классификация, способы утилизации. Перспективные способы очистки орбиты Земли

Одной из главных проблем, с которой столкнулось человечество при освоении ближнего космоса, является накопление на околоземной орбите вышедших из строя аппаратов и их обломков. Такие объекты получили название космического мусора. Сейчас накопление этих обломков на геостационарной орбите угрожает дальнейшему освоению человечеством ближнего космического пространства.

Только 6% из отслеживаемых с Земли космических объектов являются действующими аппаратами, все остальные в полной мере можно признать мусором. Размер обломков, остающихся после запусков, может быть не более 1 см, но из-за огромных скоростей вращения вокруг планеты столкновение даже с таким крохотным фрагментом может привести к фатальным последствиям для любого космического аппарата.

Космический мусор - результат каждого запуска ракеты с Земли

Всего на орбитах нашей планеты насчитывается неопределённое количество обломков. По разным оценкам их суммарный вес доходит до 5000 тонн, а общее число фрагментов - до 100 тыс., однако в каталогах отслеживания различных космических стран числится всего лишь 15–16 тыс. обломков. Все остальные орбитальные объекты потенциально могут угрожать освоению человечеством ближнего космоса.

Причины возникновения и основные источники

Первый мусор на околоземных орбитах появился с началом космической эры в 50-х годах XX столетия, когда на орбиту были доставлены первые спутники. Дальнейшее покорение ближнего космоса неизменно увеличивало количество мусора на околоземных орбитах.

Главными «загрязнителями» земных орбит являются основные космические державы: на Россию (СССР), США и Китай приходится более 90% всего мусора в ближнем космосе, причём доля каждой страны примерно одинакова.

Весь космический мусор имеет земное происхождение, однако сам по себе он неоднороден. Наименьшую долю в числе движущихся по орбите объектов имеют действующие космические аппараты (не более 6%). Все остальные объекты не представляют ценности и являются в полной мере мусором. Среди них порядка 20% - вышедшие из строя спутники и геостационарные объекты, 17% - разгонные блоки и отработавшие ступени ракет, оставшиеся примерно 55% - различные отходы космической деятельности и результаты столкновений и взрывов.

Больше всех засоряют космос Россия, США и Китай

В чём состоит опасность

Главную опасность представляет не сам по себе мусор, вращающийся по земной орбите, а столкновения с ним. Для запускаемых с Земли космических аппаратов столкновение даже с сантиметровым фрагментом может привести к фатальным последствиям, то есть выходу аппарата из строя, его разрушению и, следовательно, образованию нового мусора. Под угрозой оказываются не только и не столько запуск человека на Международную космическую станцию и научная программа МКС, но и коммерческие запуски. Выход из строя спутников из-за столкновения с космическим мусором - это уже реальность.

Наибольшую опасность представляют небольшие обломки, так как крупных можно избежать, своевременно заметив и пересчитав траекторию полёта космического аппарата.

Ещё одна опасность космического мусора, грозящая деятельности человечества, - это падение фрагментов на поверхность планеты. В отличие от орбитальных столкновений в этом случае основную опасность представляют крупные обломки - ведь именно у них есть шанс хотя бы частично долететь до поверхности, не сгорев в верхних слоях атмосферы. В такой ситуации остаётся лишь надеяться, что фрагменты упадут в пустынной местности, а не на какой-нибудь крупный город.

Крупные обломки космического мусора могу упасть на Землю, а это может привести к трагедии

Эффект (синдром) Кесслера - гипотетическая ситуация, при которой накопившийся на земной орбите мусор сделает ближний космос недоступным для человечества. Своё название синдром получил по имени консультанта космического агентства НАСА Дональда Кесслера, впервые детально представившего такой сценарий в своих исследованиях.

Суть эффекта Кесслера состоит в постоянно повышающейся плотности объектов на околоземной орбите и, следовательно, увеличении вероятности столкновения двух крупных объектов. Результатом такого столкновения должно стать образование множества более мелких осколков, таким образом, каждый из них также в дальнейшем может столкнуться с другими осколками. По мнению Кесслера, нарастание плотности космического мусора будет расти по экспоненте.

Особенно опасным считается крупный взрыв или столкновение на орбите Земли, в результате чего ближнее космическое пространство может быть полностью загрязнено осколками, и после этого космос для человека станет полностью недоступен.

Эффект Кесслера может сделать космос недоступным для человека

Согласно расчётам НАСА, уже в 2007 году на околоземной орбите (от 200 до 2000 км над поверхностью Земли) было достаточное для начала реализации сценария эффекта мусора. Вероятные крупные столкновения должны в среднем совершаться каждый 5 лет даже в том случае, если все дальнейшие космические запуски будут отменены.

Методы удаления космического мусора

Эффективных способов борьбы с космическим мусором человечество пока не разработало. Учёные предлагают несколько вариантов решения проблемы, однако каждый из них выглядит либо фантастически дорогим, либо нереализуемым в рамках современного состояния науки, а чаще всего соединяет оба этих недостатка. Однако, так как угроза космического мусора реальна, предлагаются наиболее реалистичные варианты очистки околоземного пространства. Среди них можно выделить три основных метода борьбы: сбор, утилизацию и коррекцию траекторий полёта.

Одна из самых рациональных идей, предложенных НАСА - использовать мощные наземные лазерные установки непрерывного действия. В качестве разновидности этого метода выступает использование космических лазерных установок.

Конечно же, воображение рисует картины в духе «Звёздных войн», где обломки аннигилировались бы с помощью выстрела из лазерной пушки. Однако реальность несколько более тривиальна. С помощью лазеров можно лишь скорректировать траекторию полёта фрагментов, что позволило бы избежать столкновения. Для этого на каждый обломок должно воздействовать лазерное излучение в ежедневном режиме на протяжении 1–2 часов. Это позволит скорректировать скорость движения на считанные сантиметры в секунду, но из-за громадных показателей скорости такое воздействие значительно изменит траекторию. Лишь такая модель позволит реализовать идею в приемлемых ценах - одна лазерная установка, а также сопутствующая ей инфраструктура обойдётся «всего лишь» в несколько десятков миллионов долларов.

Борцам с космическим мусором приходится брать на заметку идеи из «Звёздных войн»

Европейское космическое агентство разработало несколько альтернативных идей.

Сходная с лазерными установками концепция, в которой вместо них применяется реактивная струя. Обстрел реактивной струёй с Земли невозможен, так что для реализации потребуются мощные космические аппараты. Естественно, такая идея может быть реализована исключительно при обстреле крупных космических объектов, угрожающих планете или стационарным спутникам.
Захват мусора с помощью сети и дальнейшая транспортировка обломков на орбиту захоронения, превышающую геостационарную орбиту на 235 километров. Именно эта высота выбрана в качестве места утилизации отработавших своё спутников. Однако подобный эксперимент японских учёных с попыткой захвата мусора с помощью 700-метровой сети провалился в конце 2016 года.
Согласно ещё одной концепции транспортировку должен осуществлять космический аппарат, использующий солнечный парус в качестве источника энергии движения.
Ну и последняя идея связана с прикреплением к каждому отдельному обломку реактивного двигателя и транспортировка в ручном режиме крупных объектов на орбиту захоронения.

Сторонние концепции по борьбе с мусором и вовсе выглядят на сегодняшний день фантастическими и нереализуемыми при уровне современной научной мысли. Среди них:

применение роботов, транспортирующих мусор с орбиты на поверхность Земли;
воздействие на мусор облака вольфрамовой пыли, что увеличит вес каждого объекта и заставит их сойти с орбиты;
запуск специального спутника, чьим предназначением будет отлов мусорных обломков и т. д.

Как бы то ни было, человечеству придётся разработать реально действующую модель уже в ближайшие десятилетия.

С космическим мусором связано несколько любопытных фактов, небезынтересных не только тем, кто напрямую занимается этой проблемой, но и для любого человека, интересующегося популярной наукой.

Скорость движения обломков в космосе очень велика, поэтому человеку тяжело бороться с космическим мусором

Скорость взаимного движения обломков на околоземной орбите - 10 километров в секунду. Именно высокая скорость движения является одной из главных трудностей при борьбе с космическим мусором.
С начала космической эры и до 80-х годов СССР и США провели в открытом космосе ряд испытаний противоспутникового оружия, итогом чего стало образование огромного количества обломков, вращающихся на геостационарной орбите. До 7% всего мусора в ближнем космосе - итог именно таких испытаний.
В начале нашего столетия к подобным испытаниям подключился и Китай. В 2007 году противоспутниковая ракета уничтожила отслуживший своё китайский спутник «Фэнъюнь-1». Итог - образование на орбите тысяч новых обломков.
В 1983 году при столкновении американского шаттла с крохотной по размерам песчинкой (0,2 мм в диаметре) на иллюминаторе аппарата образовалась глубокая трещина.
В феврале 2009 года произошла крупнейшая космическая авария, связанная со столкновением двух крупных геостационарных объектов. В космосе столкнулись 2 спутника связи: американский «Иридиум» и вышедший из строя российский «Космос-2251». Результат - образование около 600 крупных и мелких обломков.

Космический мусор - новая проблема, с которой столкнулось человечество при освоении ближнего космоса. Однозначного решения стоящей перед главными космическими державами проблемы нет. Все основные методы избавления от космического мусора сталкиваются либо с излишней дороговизной, либо с невозможностью обеспечить эффективное техническое решение. Однако накопление мусора на геостационарной орбите уже сейчас может угрожать не только управляемым полётам на околоземное пространство, но и самим земным поселениям. Так что поиск путей решения проблемы - одна из главных задач, стоящая перед космическими державами в ближайшей перспективе.

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.

Следить и предупреждать

Пока за космическим мусором наблюдают с Земли, пытаясь определить его потенциальную опасность. Особое внимание — на орбиты, где больше всего аппаратов.

По данным Минобороны, в России за орбитой следят пятьдесят телескопов, составляющих Систему контроля космического пространства. Они ведут семь тысяч обломков на низких орбитах и порядка шести тысяч — на высоких. Кроме того, в их поле зрения — полторы тысячи космических аппаратов.

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.

По данным, предоставленным учеными из США, прямо сейчас на орбите нашей планеты находится более 23 тысяч искусственных объектов , которые можно отнести к космическому мусору. К таковому относятся “умершие спутники”, детали, оставшиеся от взорванных ракет и т.д.

Речь идет, в основном, об объектах размером более 10 сантиметров. Все они занесены в специальные каталоги и имеют свои идентификационные номера. К слову, в 2013 году количество таких фрагментов на орбите Земли, согласно американскому каталогу, насчитывалось всего 16 600.

Проблема космического мусора

Сегодня ученые все чаще и чаще начинают говорить о засорении околоземной орбиты космическим мусором. В середине апреля Европейское космического агентство сообщило , что искусственных фрагментов на орбите уже столько, что следить за ними становится очень сложно, и это может привести к различным авариям. Накопившийся за десятки лет хлам не обладает никакой научной ценностью, но несет угрозу МКС, работающим спутникам и космическим полетам. В представленном ЕКА докладе звучат такие цифры:

“С помощью мощных наземных радиолокационных радаров и других оптических приборов мы установили, что на орбите находится приблизительно более 700 000 объектов крупнее 1 сантиметра и около 170 миллионов фрагментов больше 1 миллиметра. С каждым годом эти цифры растут”

Проблема космического мусора становится злободневной, и если ее не решить, мы рискуем оказаться в ситуации, когда человечество больше не сможет выйти в космос, для нас он будет просто закрыт. Впрочем, существует множество проектов, реализация которых помогла бы решить эту проблему. Например, доктор Зигфрид Джейсон хочет создать аппарат весом около 100 граммов, который бы захватывал мусор и направлял его в атмосферу планеты, где тот бы сгорал. Другие предлагают вообще отправлять космический хлам к Марсу. К сожалению, в силу финансовой составляющей, любые предложения существуют, как говорится, пока только на бумаге.

Да и еще неизвестно, как ученые хотят уничтожать радиоактивные элементы. В 60-х-80-х годах прошлого века СССР запустил в космос большое число спутников морской разведки «УС-А». На борту каждого аппарата стоит ядерный реактор с 30 килограммами обогащенного урана-235. Была запущена серия из 30 аппаратов, несколько уже «вернулось» на Землю. Один из них, «Космос-954», в 1978 году упал на территорию Канады. Обломки спутника вызвали радиоактивное заражение местности (к счастью, малонаселенной), что привело к большому международному скандалу. Остальные неработающие аппараты “захоронили” на орбите высотой около 1000 километров, где спутники, как думают специалисты, смогут оставаться еще 2000 лет.

МКС и космический мусор

В мае прошлого года британский астронавт Тимоти Пик, работавший в то время на борту МКС, отправил на землю вот такой снимок.

На фото хорошо видна небольшая трещина, то есть повреждение на иллюминаторе. Специалисты Европейского космического агентства пояснили, что это повреждение нанес некий металлический фрагмент извне «не более нескольких тысячных миллиметра» . По сути, объекты такого размера причинить какой-то серьезный ущерб станции не могут, но вот фрагмент диаметром более 1 сантиметра, летящий в космосе со скоростью пули, может вызвать критическую ситуацию. А что будет со станцией, если в нее врежется кусок железа размером более 10 сантиметров, страшно представить.

МКС находится на низкой околоземной орбите на высоте около 400 километров над уровнем моря (НОО имеет высоту от 160 до 2000 км). Стоит сказать, что в области НОО проходили и проходят все космические полеты, и сюда же выводят большинство искусственных спутников Земли, поэтому здесь сосредоточено большое количество хлама.

Вероятность столкновения МКС с этими объектами существует постоянно, благо мы живем в XXI веке, и технологии позволяют нам отслеживать движение космического мусора. Вокруг станции есть так называемый «защитный периметр» в форме коробки для пиццы. Его размеры составляют 4 километра в высоту (по 2 км вниз и вверх от станции) и 25 километров в ширину и длину. Если один из обломков попадает в эту защитную зону, на экранах мониторов наземной службы USSTRATCOM, занимающейся отслеживанием мусора, появляется тревожный сигнал.

Операторы предупреждают NASA о надвигающейся опасности и высоту МКС начинают корректировать: поднимать или опускать станцию, чтобы уйти от столкновения. Понятно, что совсем маленькие кусочки железа с игольное ушко отследить очень тяжело, да и, как мы писали выше, опасность для МКС они не представляют.

Для своих габаритов Международная космическая станция очень подвижна (весит чуть более 400 тонн). Она оснащена четырьмя гиродинами — инерциальными устройствами, которые позволяют станции менять направление в пространстве. Вдобавок к этому у МКС есть несколько наборов ускорителей, позволяющих ей поворачиваться. Управление происходит с земли специальными службами.

На низкой околоземной орбите МКС удерживает сила притяжения Земли. Без этого притяжения станция улетела бы в далекий космос. Исходя из закона всемирного тяготения, получается, что МКС как бы падает на Землю, но “промахивается”, кроме того, она еще движется “вбок” (не забываем, планета круглая). Чтобы это движение не прекратилось, необходимо правильно подобрать эту самую «скорость вбок». Для МКС она равна 8 км/с.

Еще один нюанс. На высоте, на которой находится МКС, прослеживается атмосфера — газовая оболочка, которая вращается вместе с нашей планетой. Станция как бы “трется” о нее и замедляется, все ближе и ближе приближаясь к Земле. Чтобы космический дом окончательно не рухнул, требуется регулярно поднимать его высоту.

Точно так же на НОО “работает” и вращается вокруг Земли космический мусор. С двумя отличиями — у него более высокая скорость движения, чем у МКС, и им не управляют с командного пункта. Обломки различных аппаратов постоянно падают. Ежегодно в атмосферу Земли входит порядка 150 тонн мусора . Более мелкие фрагменты сгорают в атмосфере, более крупные тонут в океане, но иногда могут рухнуть и на твердую поверхность. Самым примечательным случаем за последние несколько десятков лет стало падение в 1997 году топливного бака второй ступени ракеты-носителя «Дельта-2». Кусок металла упал в Техасе. К счастью, никто не пострадал.

Есть мусор и на геостационарной орбите, которая начинается на высоте более 30 000 км. Хорошо известно, чем выше орбита, тем меньше сила притяжения, и меньше мешает атмосфера, а значит мусор может находится на ней дольше — веками!

Лидер по количеству оставленного мусора в космосе

Большую часть космического мусора составляют фрагменты, которые образовались в ходе преднамеренного или самопроизвольного взрыва ракет или спутников. Большая часть таких взрывов была “плановой”. Во время Холодной войны СССР и США выполняли очень много космических полетов по военным программам и некоторые корабли, не справившиеся с заданием, просто уничтожались в космосе.

Но были и аварийные ситуации, когда аппараты взрывались непреднамеренно, вследствие каких-либо проблем с системой. Например, в 1960-х годах основной причиной космических катастроф становились пары ракетного топлива, которое не успевало выгореть во время работы двигательных установок. В 1965 году из-за остатков топлива в баках взорвалась ступень американской ракеты “Транстейдж”, в результате ракета разлетелась на 500 частей. Все эти фрагменты остались в космосе.

Первое место по взрывам на орбите принадлежит… России. С 1991 года произошло не менее 35 аварий с российскими ракетами. С чем это связано, остается только догадываться. Одна из причин — снижение качества выпускаемой космической техники. Проблема эта началась после распада СССР. К большому огорчению, этот упадок в ракетно-космической отрасли не могут преодолеть до сих пор.

Нашли ошибку? Пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

26го марта 2012 года экипажу международной космической станции пришлось лечь спать не на привычных местах на станции, а перебраться для ночёвки в спускаемые корабли «Союз». Прятаться космонавтам пришлось из-за того, что рядом со станцией должен был пролететь космический мусор - кусок старого развалившегося спутника. К счастью, МКС не пострадала, и космонавты благополучно вернулись к своей работе, хоть и провели ночь в скафандрах, готовые в любой момент вернуться на Землю. Сложись всё чуть иначе, и бессоная ночь в скафандрах показалась бы космонавтам лучшим времяпрепровождением. Космический мусор мог бы доставить гораздо больше хлопот людям и на Земле и в космосе, разрушив какой-нибудь отсек МКС. Пожелаем космонавтам успехов в их нелёгкой, но интересной работе, а сами поговорим о том, что такое космический мусор.

Космический мусор – это неработающие спутники, их обломки и части отработавших своё космических ракет. Если говорить совсем по-взрослому - это созданные человеком объекты, которые находятся в космосе, но не работают и не приносят пользы.

Космический мусор. Иллюстрация художника с сайта ижевского астроклуба .

Как образуется космический мусор? Какой бывает космический мусор?

Каждый искусственный спутник имеет своё «время жизни». Пока космический аппарат выполняет какую-нибудь работу, его называют «живым». Например, спутник может следить за облаками и изменениями температуры на земле (метеоспутники), передавать радиосигналы из одной точки Земли в другую (спутник связи) или подглядывать за чужими войсками (спутник-шпион). Но проходит время, и у спутника постепенно начинает пропадать питание: садится аккумулятор или портятся солнечные батареи. Тогда на спутнике начинают потихоньку отключаться приборы. Сначала те, которым требуется много энергии, потом другие, которым требуется меньше электричества. В конце концов, космический аппарат перестаёт передавать информацию на Землю. Это значит, что спутник выработал свой ресурс, и использовать его уже не получится. При этом космический аппарат так и продолжает летать по своей орбите вокруг Земли, но пользы не приносит, поэтому его называют космическим мусором.

Мёртвый американский спутник, сгоревший в атмосфере

Другой тип космического мусора – это верхние ступени космических ракет и разгонные блоки, выводящие космические аппараты на орбиту. Когда в космос запускают пилотируемые корабли или спутники, то они вылетают в космос не сами по себе, а с помощью специальных ракет. Космический аппарат находится при этом в специальном разгонном блоке. Когда разгонный блок долетает до того места, где надо оставить спутник, то в нём открывается люк и с помощью пружины спутник выталкивается в космос и отправляется в «свободное плавание». Часто бывает так, что после этого разгонные блоки лишь немного уходят с орбиты спутника, остаются в космосе и тоже становятся космическим мусором. На этом видео на 1:09 показано, как отделяется разгонный блок от космического корабля.

Самый большой вклад в количество мусора на околоземной орбите вносят не отработавшие своё спутники или ракеты, а мелкие (меньше сантиметра) кусочки обшивки космических кораблей, остатки взорвавшихся разгонных блоков - словом, разная мелочь. По последним оценкам количество таких «песчинок» может достигать сотен тысяч. В прошлом году из-за недооценки рисков вышедший на орбиту американский спутник связи столкнулся со старым, уже неработающим российским военным спутником. Столкновение произошло на очень большой скорости, поэтому оба спутника разлетелись на мелкие кусочки, что добавило мелкого космического мусора. Именно от обломков этих спутников и пришлось прятаться космонавтам. есть инфографика о количестве и расположении космического мусора.

Чем опасен космический мусор?

Космический сор, к сожалению, не комнатная пыль, которая спокойно лежит по углам неубранной комнаты. В отличие от покоящегося земного мусора, старые спутники и их куски мчатся около Земли с огромными скоростями - десятки километров в секунду. Умей вы двигаться с такой скоростью, могли бы спать по утрам подольше, ведь дорога от дома в школу (или на работу) никогда бы не занимала и секунды. Но то, что для нас приятные мечты, для космонавта – опасная реальность. Если маленький кусочек мусора врежется в какой-нибудь полезный спутник или космическую станцию, то он разрушит её или нанесёт значительные повреждения. С «песчинками» ещё можно справиться. Для этого на поверхности МКС находятся специальные экраны, в которые врезается космическая пыль. Столкновения столь сильны, что от удара маленький кусочек мусора просто испаряется вместе с частью защитного экрана. Однако от обломков размером в несколько сантиметров уже ничто не спасёт, поэтому космонавтам приходится надевать скафандр и готовиться к эвакуации на Землю. Иногда вместо подготовки к эвакуации космонавты могут немного изменить орбиту МКС и «уступить дорогу» опасному обломку.

Фотография российской космической станции «МИР». На самой правой верхней солнечной батарее видны чёрные пятна - последствия столкновения с космическим мусором.

Космический мусор или космический музей?

Некоторые учёные считают, что космический мусор – это уникальный музей космической техники. Только представьте себе, как было бы интересно пройтись по такому музею! Ведь там можно найти почти все аппараты, запущенные в космос за всё время, прошедшее от запуска первого советского спутника и до наших дней. Метеоспутники, когда-то помогавшие предсказывать погоду, замолчавшие навсегда ретрансляторы с большими тарелками-антеннами, уснувшие вечным сном спутники-шпионы, всё ещё внимательно следящие объективами за поверхностью Земли… Это не просто куски металла, а кропотливый труд сотен талантливых людей, гениальных конструкторов, инженеров, проектировщиков. Это воплощение в жизнь изобретений и открытий физиков и химиков, стараний материаловедов, расчётов математиков. Это история взлётов и падений (порой в буквальном смысле), неудач и прорывных идей, история больших ожиданий и сбывшихся надежд. Пожалуй, это был бы музей, которым всё человечество и, в первую очередь, Россия, могло бы гордиться.

Константин Кудинов

Дорогие друзья! Если вам понравился этот рассказ, и вы хотите быть в курсе новых публикаций о космонавтике и астрономии для детей, то подписывайтесь на новости наших сообществ

Постоянное развитие человеческой цивилизации обуславливает увеличение антропогенного воздействия на природу. Освоение космоса не стало исключением, ведь чем дальше мы углубляемся в неизведанные пространства, чем больше продвигаемся к полётам над Марсом, тем больше следов человеческой активности мы оставляем в виде космического мусора.

Космический мусор – это совокупность всех рукотворных объектов, присутствующих на околоземной орбите, а также их обломков, дальнейшее использование которых не предусматривается ввиду неисправности. Они больше не имеют практического применения, однако представляют серьёзную опасность для рабочих орбитальных аппаратов, в особенности управляемых человеком. Иногда, если космические обломки достаточно большие или содержат определённое количество компонентов, представляющих опасность, они угрожают планете напрямую – это связано с возможностью их бесконтрольного схода с орбиты, частичным сгоранием при падении сквозь атмосферу нашей планеты. Падение таких обломков может серьёзно повредить инфраструктуру населённых пунктов, производственных участков, важные транспортные узлы и т. д.

Проблема засорения космоса мусором

Изначально проблема накопления мусора в космическом пространстве, окружающем Землю, была поставлена ещё в середине двадцатого века, когда СССР готовил к запуску самые первые искусственные аппараты. Официальной же на международной арене эта проблема стала только в 1993 году после выступления Генсека Организации Объединённых Наций по вопросу влияния космических программ на состояние окружающей среды. В этом выступлении он особенно отмечал, что данная проблема имеет интернациональный, планетарный масштаб: «Нельзя говорить, что засоряется околоземное пространство какой-то отдельной страны, засоряется космическое пространство всей планеты, что отрицательно влияет на все государства в равной степени».

Необходимость уменьшения интенсивного засорения околоземного пространства объектами технического происхождения становится очевидной, если рассмотреть возможные варианты развития событий, по которым будет происходить освоение космоса в дальнейшем. Есть множество версий, согласно которым уже в недалёком будущем количество мусора на орбите будет активно увеличиваться за счёт «каскадного эффекта».

Это интересно! Синдромом Кесслера, или каскадным эффектом, называют теоретический вариант развития событий, при котором космический мусор вокруг Земли возникает в результате столкновения различных объектов, которые также могут являться мусором в космосе.

Поговорим подробнее о синдроме. Возникает своеобразный коварный «эффект домино». Два довольно крупных объекта, столкнувшись, порождают огромное число новых обломков. В свою очередь, любой из этих обломков может пережить столкновение с ещё одним объектом. Таким образом, запускается «цепная реакция» возникновения всё большего и большего числа осколков. Если подобных столкновений будет достаточно много, ввиду лавинообразного возникновения новых обломков, низкие околоземные орбиты могут стать совершенно непригодными для полётов. Уже к 2055 году саморазмножение подобных объектов принесёт человечеству серьёзные проблемы, и поэтому пути их решения должны быть разработаны как можно скорее.

Кто и как контролирует мусор в космосе

Есть огромное количество разнообразных методов, позволяющих находить орбитальные объекты в околоземном пространстве. Эти методы обычно делят на две группы:

оптические (с использованием оптических телескопов);
радиолокационные (с применением радиотелескопов).

Кроме того, помогать выявлять подобные объекты позволяют многофункциональные инструменты анализа космического пространства и оборонные системы. Инструменты, позволяющие проводить наблюдение за околоземным пространством в Советском Союзе и Соединённых Штатах Америки, были разработаны ещё в середине прошлого века. Подобные разработки применяются и во многих других государствах, в том числе странах Евросоюза. В свою очередь, существует группа программ национального уровня, предназначенных для обнаружения космических объектов и дальнейшего устранения мусора. Чтобы скоординировать деятельность подобных программ, была создана специальная международная организация – IASDCC.

Важно! В СССР активно разрабатывали систему по контролю космического пространства. Сегодня она учитывает орбитальные объекты, опираясь на показания Системы Раннего Оповещения и отдельных исследовательских лабораторий.

Также в нашей стране примерно к 2025 году планируется создание ряда специальных устройств, «на плечи» которых ляжет «уборка» неиспользуемых объектов, расположенных на геостационарных орбитах. По прогнозам, каждые полгода около десяти объектов будут перемещаться в область, известную как орбита захоронения.

Сколько мусора в космосе

В 2009 году сообщалось, что на низкой околоземной орбите, на высоте до двух тысяч километров, согласно различным оценкам, может находиться около 220 тысяч рукотворных объектов, масса которых суммарно достигает примерно 5 тыс. тонн. При этом посредством экстраполяции было установлено, что количество таких объектов, которые в диаметре превышают один сантиметр, достигает от 60 до 100 тысяч. При этом всего около десяти процентов подобных обломков было найдено и каталогизировано.

В 2017 году проводилась традиционная ежегодная Европейская конференция по вопросам проблем, связанных с космическим мусором. Больше трёхсот учёных из разных уголков мира пытались определить действенные методики борьбы с загрязнением околоземного пространства. По итогам конференции было объявлено приблизительно о 750 тыс. различных обломков, превышающих 1 см (в поперечном сечении), и ещё о 166 миллионах обломков больше 1 мм.

Важно! Скорость космического мусора на орбите относительно других объектов может достигать 10 метров в секунду. Такая высокая скорость означает, что объект несёт колоссальную кинетическую энергию и соударение с рабочими космическими аппаратами даже крохотного обломка повлечёт за собой серьёзные повреждения последнего, вплоть до полного его приведения в неработоспособное состояние.

По данным 2014 года, Российская Федерация отвечает за 39,7% всего космического мусора, образованного человечеством, на втором месте по «продуктивности» расположены Соединённые Штаты Америки (28,9%), а на третьем – Китайская Народная Республика (22,8%). При этом все остальные страны внесли в космос всего чуть больше 8% мусора.

Карта космического мусора

Чтобы оценить весь масштаб проблемы, достаточно взглянуть на созданную компьютерами NASA модель распространения рукотворных объектов на околоземной орбите. При этом стоит учитывать, что 95% белых точек на изображении – это мусор.

А вот карта космического мусора, представленная проектом StuffinSpace. Красные точки на ней обозначают действующие и уже не работающие спутники, синим цветом отмечены сброшенные ступени ракет-носителей, серый цвет обозначает все остальные обломки.

Как убирать мусор в космосе

Универсальных методов борьбы с космическим мусором с достаточной эффективностью на практике пока что не существует. Но ввиду высокой актуальности данной проблемы мировое сообщество активно развивает приоритетные направления её решения:

Всестороннее наблюдение за околоземным космическим пространством, особенно за геостационарными орбитами, а также планомерная каталогизация существующих обломков.
Использование математических моделей для составления прогнозов появления новых обломков, возможных угроз для предстоящих полетов и неожиданного сближения обломков с возможностью столкновения, а также их неуправляемого падения на Землю.
Разработка методов, позволяющих обезопасить работающие космические аппараты.
Создание и скорейшее применение методик, способных уменьшить засорённость околоземного космического пространства.

На данный момент предлагается великое множество способов очистки орбиты Земли от космического мусора, но, к сожалению, ни один из них не является приемлемым в плане экономической целесообразности. Так, Европейское Космическое Агентство допускает следующие сценарии:

захват обломков с помощью сети и дальнейшая их транспортировка на утилизацию или на орбиту захоронения;
прикрепление к объекту реактивного двигателя, осуществляющего транспортировку;
использование солнечного паруса для транспортировки массивных объектов;
выведение космического мусора с орбиты с помощью обстрела реактивной струёй.

О проблеме загрязнения космического пространства мусором, о том, что такое геостационарная орбита и почему космический мусор не падает на Землю, рассказывают в специальном выпуске телепередачи «Вопрос времени».

Обломки на околоземной орбите представляют высокую опасность для работоспособных космических аппаратов, а так как с каждым годом их становится всё больше, в определённый момент космос может оказаться недоступным для человечества. В связи с этим проблема образования космического мусора является одной из центральных в современной космонавтике.

Напечатать