Источники и причины появления космического мусора вокруг Земли

Люди запускают в космос спутники прямого телевещания и аппараты  дистанционного зондирования.

Но с годами на околоземной орбите накопился космический мусор, представляющий собой обломки (остатки) сломавшейся аппаратуры (свыше 170 млн. обломков общей массой в 630т.).

Спутники разных систем для связи передвигаются с огромной угловой и линейной скоростью (до 56000 км/ч). Многие из них попросту висят над собственными точками равновесия планеты, если расположены над поверхностью Земли на высоте до 36000 км.

Фрагменты не функционирующих спутников (отработанные ступни ракет, мелкие обломки, частицы металлической стружки и облупившейся краски) при столкновении могут повредить оборудование летающих объектов, или пробить скафандры у астронавтов, что может привести к трагическим последствиям.

Если обломки начнут выпадать на населённые пункты и автотрассы, это может привести к глобальной катастрофе. Этим и опасны горы космического мусора в атмосфере.

Понятие космического мусора

Мусор — неоднородный хлам земного происхождения, издержки запуска летательных объектов, результат деятельности человека в космосе.

Это любые объекты (фрагменты) неисправного оборудования, вращающиеся в наземном пространстве:

• Отработанные ступени ракет.
• Носители.
• Обломки взорвавшихся спутников.
• Кусочки облупившейся краски, металлической стружки.

Причины возникновения и источники

В космосе никто не живёт, однако количество отходов ежегодно неуклонно растет.

Мощные космические державы — загрязнители земных орбит, на долю которых приходится до 90% всех металлических отходов – Россия, США, Китай.

Источники появления космического технологического хлама в галактике – банальные:

• Вышедшие из строя геостационарные объекты.
• Отработавшие ступени ракет и мелкие осколки от шрапнеля, остающиеся при случайном взрыве.
• Разгонные блоки.
• Элементы покрытий летательного оборудования.
• Утерянные болты, крепежи от летающего оборудования.
• Обломки спутника.
• Радиоактивные объекты.

Только от взрыва ступени ракеты из Индии в 2003г., расположенной на полярной орбите всего в 800 км от Земли, было образовано свыше 300 увесистых обломков.

От уничтоженного китайцами спутника в 2007г. образовалось до 150000 мельчайших частиц сора, которые  еще будут зависать над планетой десятки лет.

В 2009г столкнулись 2 космические устройства (Iridium 33 и Космос-2251). В итоге образовалось свыше 200000 крупных обломков, увеличив их общий объем на орбите почти на 1/3 часть.

В чём опасность

Сегодня специалисты бьют тревогу, ведь до 150 т. обломков выходит в атмосферу Земли ежегодно. Скоро невозможно будет запускать новые спутники с целью исследования космоса, либо взлететь на ракете с Земли, по причине огромного количества космического мусора вокруг орбиты.

Опасен не сам по себе космический мусор, ведь отдельная часть с расположением на низких орбитах в 300-400 км от земли сгорает в атмосфере за 2-3 года.

Но отходы, расположенные выше, например осколки на геостационарной орбите, могут висеть там столетиями, вызывать фатальные последствия для запускаемых космических аппаратов Земли.

Основная опасность – масштабные столкновения космического мусора с летающими объектами. Если произойдет крушение летательного аппарата, то количество отходов увеличится сразу на 5-6%. Конечно, крупные обломки могут частично сгорать в верхних слоях атмосферы и их несложно заметить.

Чтобы привести к трещине или выходу из строя аппаратуры, достаточно удара всего 1 фрагмента хлама (в 1см) в лобовое стекло шаттла. Обычная жвачка, залетающая на орбиту, может пробить оболочку станции МКС, взывать гибель всего экипажа, на летающем объекте неизбежны пробоины, выход из строя аппаратуры.

Если многие страны и компании начнут осваивать космос в будущем, то скопления мусора на орбите начнут увеличиваться массово, а кольца земли будут состоять из обломков спутников и утерянных болтов.

В случае падения крупных обломков межпространственного мусора на Землю трагедия произойдет неизбежно.

Эффект Кесслера

Эффект Кесслера — предположение (гипотеза), выдвинутое Дональдом Кесслером (консультант агентства НАСА), суть которой — возможное столкновение 2-ух крупных мусорных объектов в космосе.

Кесслер говорит о пугающем сценарии. Если каждый из 2-ух больших осколков столкнется в свою очередь с другим хламом на орбите, то может произойти цепная реакция.

Если осколки начнут образовываться лавинообразно, то спровоцируют поражение множества спутников в окружности, и невозможность совершения полетов на околоземную орбиту с поверхности нашей планеты пилотами в течение нескольких сотен лет подряд.

Даже в случае отмены космических запусков, вполне вероятна угроза столкновения крупных обломков 1 раз в 5 лет. К тому же, связь с некоторыми уже запущенными спутниками сегодня утрачена.

Столкновение может произойти в любой момент, что и приведет к запуску цепной реакции. А предположение Кесслера станет вполне реальным.

О возможном синдроме Кесслера сегодня говорят учёные, ведь с увеличением количества обломков на орбите в разы возрастает риск уничтожения любого запускаемого аппарата, возникновения цепной реакции и закрытие доступа человечеству в космос.

Методы удаления мусора

Сегодня о том, что избавляться от накопившегося мусора на орбите нужно, не остается ни у кого сомнений. Иначе отходы будут попросту увеличиваться ежегодно, даже если люди прекратят запускать космические аппараты на орбиту. Но, к сожалению, эффективные методы удаления мусора пока остаются на бумаге.

Сегодня действует координационный комитет “Триолан”, основанный национальными космическими объектами.

Предлагаются разные методы борьбы с загрязнением орбиты:

• Строительство грандиозного космического лифта или электродинамической станции отслеживания космического мусора, позволяющих замедлить скорость летящих кусков с последующим сгоранием в атмосфере.
• Тщательный контроль за запусками ракет.
• Усиление защиты космического оборудования от попадания мелких частиц
• Дополнительная закладка топлива на спутнике с целью выведения мусора из орбит.

Также ведутся споры о создании гигантского блока из аэрогеля (легкий пористый материал) для приёма на себя ударов частиц мусора. Однако данные методы пока работают плохо, и космос ежегодно загрязняется обломками с орбиты.

Другие альтернативные идеи для борьбы с космическим мусором, предлагаемые европейским космическим агентством:

Применение реактивной струи с установкой на мощных космических аппаратов.

1. Установка сети (длиной 700м) для захвата хлама с последующей перевозкой, захоронением выше 240 км от Земли.
2. Использование солнечного паруса (двигателя, использующего космический мусор) — источника энергии движения с космическими агрегатами для транспортировки мусора.
3. Подключение роботов (средств обнаружения) с целью транспортировки мусора вокруг земли·        использование облаков вольфрамовой пыли для воздействия на хлам и изгнания его с орбиты.

Пока все технологии сжигания мусора в атмосфере остаются на бумаге. Самая рациональная идея — установка мощного лазера с непрерывным действием, позволяющего корректировать скорость движения обломков и даже изменить их траекторию.

Но 1 лазерная установка с соответствующей инфраструктурой обойдется в 10 млн.$, да и многие страны запрещают ввоз оружия на орбиту. Для решения вопросов необходимо заключать международные соглашения.

Предполагается использовать мощные спутники, способные охватывать обломки, направляя в сторону планеты.

Основные помощники – лазеры, дающие возможность чистить орбиты, находить остатки отработанных космических кораблей, проводить археологические раскопки. Однако многие идеи остаются нереальными или дорогостоящими.

Интересные факты

Известны любопытные факты о космическом мусоре, как источнике засорения околоземного пространства, которые будет интересно узнать людям:

1. Сегодня экипажам МКС приходится уклоняться от летящих стальных обломков, маневрировать. Это уже вошло в привычку, поскольку мусорные отходы могут залетать на орбиту, попадать в пилотируемый корабль в любой момент и привести к серьезным повреждениям.
2. Лобовое стекло шаттла “Челленджер” было пробито всего лишь мелкой песчинкой (1 мм в диаметре). Результат — серьезная пробоина.
3. От столкновения 2-ух спутников — Космос 2251 и Иридиум (Америка), образовалось сразу 600 крупных и мелких обломков.
4. Огромное количество отходов и хлама вращается на геостационарной орбите еще с 80-х годов, после проведенных исследований противоспутникового оружия в открытом космосе СССР с США.
5. Сотни обломков образованы на орбите с 2007г. после уничтоженного спутника Фэнъюнь-1 (Китай).Орбитальный мусор — проблема современного человечества и сегодня несет угрозу управляемым полетам и земным поселениям.

Ученые и астрономы предлагают разные способы решения, при подобной актуальности проблемы, но пока все остаются на стадии разработки.

Возможно, в скором будущем появятся пылесосы, которые начнут проводить генеральную очистку космического пространства, или будет распылен слой вольфрамовой пыли для задержки мелких обломков и мусора, и без допуска к Земле.