Что такое космический мусор и методы борьбы с ним

Что такое космический мусор и методы борьбы с ним

Термин «космический мусор» давно перестал быть фразой из фантастических фильмов. Активное покорение космических пространств неминуемо привело к скоплению обломков аппаратов, станций, спутников на околоземной орбите. Именно они формируют загрязняющее облако вокруг Земли, мешают дальнейшему освоению космоса, повреждают корпуса взлетающих ракет.

Понятие космического мусора

Первая информация о космическом мусоре датируется серединой XX века с момента доставки первых спутников на околоземную орбиту. Со временем их количество стремительно растет.

С Земли отслеживают объекты, из которых только 6% являются функционирующими. Остальные образуют загрязнение космического пространства. Размеры их начинаются от 1 см в диаметре. Но наличие постоянного движения на большой скорости приводит к тому, что они становятся потенциально опасными для космических кораблей.

Дополнительно велика вероятность падения крупных элементов на Землю под влиянием гравитации.

Сколько мусора в космосе?

Точных данных о количестве дрейфующего мусора вокруг планеты неизвестно. Предположительно количество обломков составляет до 100 000 при весе 5000 тонн.

В каталогах, которые ведут страны, насчитывается не более 15 000 обломков, что не может соответствовать реальности. Продолжительный период освоения космоса в сочетании с отсутствием утилизации привел к скоплению огромного количества парящих в космосе фрагментов. Возможная причина преуменьшения объема – невозможность фиксации всех частиц за счет малых размеров.

Карта космического мусора

Для оценки загрязнения космоса была создана трехмерная визуализация, отражающая известные и контролируемые обломки. Цветная индексация позволяет отличать активные и неактивные объекты:

Что такое космический мусор и методы борьбы с ним

  1. Зеленым цветом обозначают действующие космические спутники.
  2. Серым – работоспособное, но не действующие на данный момент.
  3. Красным – космический мусор вокруг Земли, неспособный функционировать.

Посмотрев впервые на предложенную визуализацию, создается ложное впечатление свалки вокруг Земли. Следует понимать, что каждая точка на карте определяет расположение элемента без учета размеров и расстояния до соседнего обломка.

Вам будет интересно!  Контейнерные площадки для мусора: требования СанПиН, размеры, нормы

С другой стороны, ущерб от повреждения 1000 спутников составляет 130 млрд. долларов. Поэтому космические агентства крайне пристально отслеживают концентрацию мусора.

Причины возникновения и основные источники

Над Китаем, США и Россией зарегистрирована большая часть космического мусора. Сконцентрированы на высоте от 300 км до 1,5 тысяч километров от Земли. При расположении на орбите все объекты подчиняются гравитации и притягиваются к поверхности планеты. Соответственно, вероятность спонтанного падения всегда присутствует.Что такое космический мусор и методы борьбы с ним

Если посмотреть на состав, то он крайне неоднороден. Источниками засорения околоземного пространства являются:

  • 55% – отходы космической деятельности, последствия взрывов, столкновений;
  • 20% – нефункционирующие спутники;
  • 17% – разгонные блоки, ступени ракет, отсоединившиеся на взлете;
  • и только 6% – работающие станции.

Скапливаясь в космосе, мусор повреждает обшивки станций, ракет, нарушает герметичность. В результате возникает замкнутый круг, когда обломки провоцируют формирование новых загрязняющих элементов. Так произошло столкновение российского спутника «Космос-2251» и американского «Иридиум-33». В результате они потеряли работоспособность, распались на 600 крупных обломков, пополнив космическую свалку.

 

Проблема засорения космоса мусором

С момента запуска первого спутника прошло более 60 лет. За это время в космос отправлено 6000 станций. Из них около 1000 являются действующими. О проблеме космического мусора заговорил генеральный секретарь ООН в 1993 году. В своем докладе он показал значимость проблематики в планетарном масштабе.

На основании выдвинутых теорий последствий засорения орбитального пространства, становится понятна необходимость контроля за свободно летающими космическими объектами. В противном случае, освоение космоса в ближайшем будущем будет под вопросом.

В чем состоит опасность?

Опасность вращающегося на околоземной орбите мусора заключается не в самих обломках, а в вероятности столкновения с взлетающими ракетами. Если от крупных фрагментов астронавты умеют уклоняться, то мелкие часто находятся вне поля зрения и пробивают обшивку. Это не сценарий фантастического фильма, а реальность.

Скорость движения объекта в космосе – 8 км/сек (пуля из автомата Калашникова вылетает со скоростью 1 км/сек). В 2006 году пропала связь со спутником «Экспресс-AM11», а причина выхода из строя космического аппарата – повреждение системы терморегулирования микрочастицей мусора. При таких скоростных показателях стремительно несущиеся осколки неминуемо повредят спутники. В фильме «Гравитация» подобная ситуация наглядно показана.

Вам будет интересно!  Ситуация вокруг строительства полигона на станции Шиес в Архангельской области

Реальные примеры опасного влияния космического мусора:

Что такое космический мусор и методы борьбы с ним

  1. Шаттл «Челленджер». Трещина в лобовом стекле по причине удара осколка менее 1 мм в диаметре.
  2. Шаттла «Индевор». Пробитие радиаторной панели.
  3. МКС. Множественные отметины, трещины на обшивке станции.

Другая, не менее грозная проблема, – падение фрагментов по типу метеорного потока. Движение на орбите обусловлено влиянием гравитации, без нее весь мусор улетел бы в далекий космос. Крупные объекты проходят через слои атмосферы, частично сгорая, и падают на Землю. Повреждения могут быть катастрофическими в случае приземления на населенный пункт.

Эффект Кесслера

Одна из версий загрязнения космоса базируется на цепной реакции или эффекте Кесслера. Выдвинул данную гипотезу консультант НАСА Дональд Кесслер. При столкновении двух крупных объектов образуется множество осколков. Каждая из вновь образованных частиц может распасться на еще более мелкие фрагменты. Подобная лавинообразная тенденция делает околоземную орбиту непригодной для полетов.

Что такое космический мусор и методы борьбы с ним

По его прогнозам увеличение количества космического мусора растет по экспоненте. Закрывая глаза на проблему, к 2055 году теория станет явью.

Методы удаления космического мусора

Специалисты, занимающиеся проблемами космоса, предлагают различные методы борьбы с космическим мусором. Большая часть способов сегодня находится в стадии разработки:

  • огромные металлические сети-улавливатели;
  • буксир, вывозящий обломки станций, спутников;
  • солнечный парус для выведения объектов с орбиты;
  • воздушные шары, обволакивающие мусор, для ускорения возвращения отработанных спутников на Землю;
  • воздействие лазером для смены траектории полета мусора;
  • распыление вольфрамовой пыли по контуру орбиты, что предупредит прохождение мусорных фрагментов к поверхности Земли.

Как убрать за собой?

Законодательно утвержденного международного соглашения относительно уменьшения мусорной нагрузки на орбите Земли сегодня не существует. Каждая страна руководствуется своими принципами в этих вопросах (например, уничтожение китайского спутника встречной ракетой в январе 2007 года). Общие рекомендации включают следующие положения:

  • спуск отработанных станций на землю с последующей переработкой и утилизацией;
  • выведение нефункционирующих аппаратов за пределы орбиты.

Космическое агентство предложило несколько альтернативных вариантов решения проблемы загрязнения космоса:

  1. Смещение обломков реактивной струей. Для реализации проекта требуются мощные космические установки, потому что осуществление с поверхности Земли невозможно.
  2. Захват и перемещение мусора с геостационарной орбиты на территорию захоронения (с помощью сети или солнечного паруса). Она располагается выше околоземной на 235 км. Испытали технологию японские ученые в 2016 году, но эксперимент провалился.
  3. Прикрепление индивидуального двигателя к каждому крупному объекту и выведение в ручном режиме.
Вам будет интересно!  Термическая утилизация отходов: сжигание, инсинерация, пиролиз

Полезные изобретения

Несколько дней назад на орбиту с помощью ракеты-носителя Falcon 9 был выведен космический грузовик Dragon. На его борту находится экспериментальный вариант мусоросборщика, именуемый RemoveDebris. Действует система поиска и захвата мусора за счет гарпуна и сети.

У аппаратов подобного типа поле деятельности огромное, потому что количество объектов размером от 10 см на орбите более 20 000, а масса приближается к 8000 тонн.

Что такое космический мусор и методы борьбы с ним

Чисто там, где не сорят…

Чтобы предупредить увеличение концентрации космического мусора, следует создавать аппараты с минимальным риском спонтанного взрыва («события фрагментации» по внутренним причинам). По данным NASA на август 2007 года:

  • 194 эпизода разрушения по причине взрыва спутников, ступеней ракет, разгонных блоков;
  • 51 случай отделения фрагментов – солнечные панели, элементы конструкции, детали теплоизоляции.

Взрывы космических аппаратов возникают за счет перегрева остатков топлива в баках. Примеры подобной ситуации:

  • взрыв разгонного блока «Бриз-М» в октябре 2012 года;
  • возгорание топливного бака «Фрегат» спутника «Ангосат-1».

Для решения проблемы необходима модернизация в виде встраивания клапанов, обеспечивающих стравливание паров топлива. Либо гарантия работы двигателей до полной выработки с понижением орбиты аппаратов.

Кто и как контролирует мусор в космосе?

Чтобы обнаружить орбитальный мусор применяются два технологических направления:

  • оптические методы – использование оптических телескопов;
  • радиолокационные подходы – с помощью радиотелескопов.

Для координации программ по борьбе с космическим мусором в 2013 году создана международная организация – Межучрежденческий координационный комитет (IASDCC). Задача комитета – оценка перспектив и возможных «катастрофических столкновений». Оценив несколько независимых моделей, пришли к выводу о линейности появления контактных взрывов. Например, в 2210 году предполагается от 20 до 50 столкновений в год.

Околоземная орбита – это не свалка отработанных спутников. Чтобы сохранить возможность осваивать далекие миры, человечество сегодня должно бороться с космическим мусором и поддерживать чистоту околоземной орбиты.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector