• Кількість космічного сміття стрімко зростає на низькій навколоземній орбіті, або ННО, що спричиняє більше забруднення і ставить під загрозу дослідження космосу.
  • Міжнародні космічні агентства розробляють інструкції щодо зменшення космічного сміття, в той час як аерокосмічні корпорації створюють космічні апарати для активної мінімізації і навіть збору сміття.
  • Необхідні узгоджені спільні зусилля на декількох фронтах для усунення існуючого сміття і запобігання його подальшої появи.

«Космос великий. Дійсно великий. Ви просто не повірите, наскільки він неймовірно великий», — пише Дуглас Адамс у культовому науково-фантастичному романі «Автостопом по Галактиці».

Може здатися абсурдним, що космос теж переповнений — принаймні, в найближчому до Землі просторі.

Чому ми так прагнемо досліджувати космос, коли у нас так багато проблем тут, на Землі? Від управління ресурсами до отримання багатоспектральних зображень і радіолокаційних карт — наші космічні інструменти можуть допомогти нам у вирішенні земних проблем. Незабаром армади малих супутників об’єднають світ, зробивши Інтернет доступним для всіх.

Однак у міру того, як ми усвідомлюємо переваги нашої робочої сили на орбіті, ми також повинні проявляти ініціативу по запобіганню швидкого поширення космічного сміття — щоб ми не зіткнулися з проблемою масштабу забруднення повітря чи океану ще до того, як у нас з’явиться шанс заселити наступний рубіж.

Масштаб космічного забруднення

Наразі на орбіті Землі перебуває понад 2200 діючих супутників. Але зростаюче занепокоєння викликають непрацюючі супутники, відпрацьовані ракети і сміття, які також захаращують регіон — всі разом вони називаються космічним сміттям або космічним мотлохом.

З того моменту, як людство вийшло в космос з запуском Супутник I в 1957 році, розпочалося накопичення орбітального сміття. До 2020 року до цих 2200 функціонуючих супутників приєдналося приблизно 34000 уламків діаметром 10 см і більше, приблизно 900000 об’єктів розміром від 1 до 10 см, і більш 128 млн одиниць розміром менше 1 см. Маса уламків на навколоземній орбіті становить майже 7 мільйонів кілограмів. У той час як орбіти зрештою розпадаються, а уламки можуть повторно увійти і згоріти в атмосфері Землі, цей процес може зайняти роки.

Й супутники, й космічне сміття в основному зосереджені в двох регіонах.

В екваторіальній площині Землі, на висоті трохи менше 30 000 км над поверхнею планети, на геостаціонарній орбіті знаходяться сотні супутників. Більшість із них — супутники зв’язку і метеорологічні супутники, але вони ділять свою орбіту зі зламаними попередниками.

Кількість сміття на геостаціонарній орбіті меркне в порівнянні з супутниками і уламками в зоні, яка простягається трохи вище атмосфери Землі і сягає 2000 км над її поверхнею — низькій навколоземній орбіті, або ННО. Щоб потрапити на більш високі орбіти, на Місяць чи інші планети, космічний корабель повинен пройти через низьку навколоземну орбіту, де уламки найбільш щільні, а орбітальні швидкості максимальні. Таким чином, космічне сміття наражає на небезпеку не тільки космічні кораблі на ННО, але і всі форми космічних подорожей.

Звідки береться космічне сміття?

Допоки люди запускатимуть об’єкти на орбіту, поява космічного сміття неминуча.

Під час запуску ракет на ННО залишаються прискорювачі, обтічники, проміжні ступені та інше сміття. Те ж саме і з ракетними вибухами, на які в даний час припадає 7 з 10 основних подій, що провокують утворення сміття.

Діяльність людини на ННО також створює орбітальні уламки, такі як фотоапарати, плоскогубці, рукавички космонавта, гайковий ключ, шпатель і навіть сумка з інструментами, втрачена під час виходів у відкритий космос.

Деякі уламки створюються природним чином, у результаті ударів мікрометеоритів — фрагментів астероїдів і комет розміром із пил.

При обмеженому терміні служби функціонуючі супутники можуть перетворитися в космічне сміття. У супутників закінчується паливо для маневрування, батареї зношуються, а сонячні панелі стають непридатними до використання, створюючи петлю зворотного зв’язку орбітального сміття, в якій проблема загострюється, коли сонячні панелі піддаються піскоструминному очищенню мікрометеоритами і крихітним сміттям. Як і у випадку з ракетними уламками, відпрацьовані супутники зрештою знову входять в атмосферу Землі і згорають, але цей процес може зайняти роки — і чим вище вони обертаються на орбітах над Землею, тим довше ці орбіти руйнуються.

Космічне сміття може вдарити по працюючому космічному кораблю, утворюючи ще більше уламків всіх розмірів, що ще більше посилює ризик зіткнення. Це відомо як «синдром Кесслера», названого ім’ям вченого NASA, Дональда Дж. Кесслера, який припустив, що космічний корабель і орбітальне сміття можуть досягти такої щільності, що при кожному ударі утворюється більше сміття і підвищується ймовірність зіткнення з іншими об’єктами, що робить використання ННО неможливим на десятиліття. (Це було показано в фільмі 2013 року «Гравітація», в якому астронавти, яких грали Джордж Клуні і Сандра Буллок, опинилися в космосі після того, як уламки потрапили в їхній шаттл).

Небезпеку становить навіть найкрихітніше космічне сміття: частинки розміром із порошинки, навіть осколки фарби можуть роз’їдати малозахищені компоненти, такі як оптика і сонячні панелі, скорочуючи термін служби і створюючи ще більш крихітні частинки сміття. Удар об’єкта вагою 1 кг, що рухається зі швидкістю 7,0 км/с, вивільняє таку ж кількість енергії, що і під час вибуху 6 кг тротилу.

Тепер ННО може стати ще більш переповненою. SpaceX, Amazon Project Kuiper, OneWeb Corporation і канадська Telesat планують розмістити на ній сузір’я з 50 000 супутників. Тим часом, аварійні ситуації між космічними кораблями і космічним сміттям, що збереглося, вже відбуваються з більшою регулярністю. У вересні 2020 NASA запустило двигуни модуля постачання «Прогрес», що стикувався з Міжнародною космічною станцією, щоб збільшити висоту станції і запобігти зіткненню з осколком ракети.

Що нам робити з космічним сміттям?

У середині 1990-х NASA випустило перші рекомендації щодо зниження зростаючої небезпеки орбітального сміття; інші міжнародні агентства наслідували цей приклад. У 2002 році Міжагентський координаційний комітет із космічного сміття, що складається з 10 країн-членів, прийняв узгоджений набір головних принципів для «координації діяльності, пов’язаної з проблемами антропогенного і природного сміття в космосі». Якщо слідувати цим інструкціям, ми можемо мати більш чисте і задовільне середовище в космосі в майбутньому.

Нині аерокосмічні корпорації розробляють невеликі супутники для попередження накопичення космічного сміття. Супутники включають в себе електричні рухові системи, такі як іонні двигуни і двигуни на ефекті Холла, плазмові двигуни для зведення до мінімуму дрібних частинок від хімічних ракет, а також двигуни для забезпечення сходу з орбіти після закінчення терміну служби, для просування поламаних або непрацюючих космічних кораблів в атмосферу Землі. Дослідники в Японії навіть експериментують з дерев’яними космічними кораблями, задля мінімізації рівня токсичного забруднення, що потрапляє у верхні шари атмосфери Землі під час сходження космічного корабля з орбіти.

Але як щодо збережених уламків, а також уламків, які неминуче з’являться в результаті запуску десятків тисяч нових супутників?

Деякі компанії планують використовувати космічні кораблі для збору космічного сміття. Інші розробляють методи відловлювання орбітального сміття, включаючи сітки, гарпуни і магніти. Дослідники з Університету Тохоку в Японії розробляють рішення для безконтактного спуску з орбіти, при якому супутник запускає промінь частинок по уламках, змушуючи їх сповільнюватися, опускати орбіту і входити в атмосферу Землі.

Щоб звести до мінімуму космічне сміття — і дозволити нам ефективно використовувати низьку навколоземну орбіту для майбутніх досліджень — нам потрібні узгоджені спільні зусилля на декількох фронтах, щоб одночасно усунути існуюче космічне сміття і запобігти його появі в майбутньому.

У той час як космічне сміття становить небезпеку, запобігання його утворенню дає розумним підприємцям можливість вирішити цю проблему — як на наступному рубежі, так і, мабуть, прямо тут, у себе вдома.

Прочитати оригінал статті на World Economic Forum: We’re polluting our future home – before we even live there. Here’s why we need to clean up our space junk.