Уборка мусора в космосе

Последние два года (2020-2021) пандемия коронавируса так повлияла на жителей нашей планеты, что в центре их жизни вдруг не стало никаких других интересов, кроме сообщений о волнах болезни COVID-19, вакцинации и ухудшении экономического положения населения в разных странах мира.
А между тем, жизнь продолжается и, в частности, в освоении космического пространства.

Так, 24 октября 2021 года Китай вывел на орбиту спутник "Шицзянь-21" для испытания технологий по ликвидации космического мусора, о чём сообщила Корпорация аэрокосмической науки и техники КНР.
Запуск спутника был осуществлён с помощью ракеты-носителя "Чанчжэн-3B", стартовавшей с космодрома "Сичан" в провинции Сычуань на юго-западе страны в 09:27 по пекинскому времени (04:27 по Москве).
Задачей спутника является проведение экспериментов по своду с орбиты космического мусора, в том числе старых космических аппаратов и останков ракет.

В настоящее время масса космического мусора на орбите Земли составляет более 7 тыс. тонн и его количество растёт с каждым годом. От мусорноого кризиса страдает планета Земля её космическое пространство.
С 1957 года человечество запустило в космос 12 тыс. спутников и более 6 тыс. ракет. Космическая техника имеет определённый жизненный цикл, она устаревает, выходит из строя и взрывается в нештатных ситуациях, поэтому космические объекты раньше или позже превращаются в мусор.
Количество мусора увеличивается, что мешает полётам новых кораблей и повышает уровень их возможного повреждения при выводе на заданную орбиту. В случае столкновения дорогостоящих космических объектов с мусором человечество терпит огромные убытки.

Космический мусор представляет собой все неработоспособные объекты, которые вращаются на околоземных орбитах.
Ещё в 1979 году NASA запустило программу по отслеживанию сломавшейся техники — Orbital Debris Program.
Наиболее часто встречающийся в космосе мусор — ступени отработавших ракет, старые спутники и их обломки разного размера.

По данным статистики Европейского космического агентства (ЕКА), в околоземном пространстве находится 128 млн частиц размером меньше сантиметра, 900 тыс. осколков от 1 до 10 см и 34 тыс. крупных объектов, более 10 см.
Функционирующих спутников — около 4,5 тыс.
Старейший объект, который находится на околоземной орбите, — американский спутник Vanguard 1, связь с которым была потеряна в 1964 году. Также космическим мусором был признан электромобиль Илона Маска Tesla Roadster, запущенный 7 февраля 2018 года.

Самым крупным источником мусора явояются испытания противоспутниковых ракет, участившиеся столкновения космических аппаратов и взрывы оборудования. Скорость обломков при таких ситуациях, может достигать 8-10 км/с, поэтому столкновения даже с небольшими фрагментами космического мусора могут привести к трагическим последствиям.
В 2020 году МКС трижды пришлось маневрировать, уклоняясь от летающих "жестянок". В мае 2021 года фрагмент космического мусора врезался в манипулятор канадской станции Canadarm2, повредив теплоизоляционную обшивку аппарата.

Наблюдением за движением космического мусора занимается Сеть космического наблюдения США.
В каталог заносят объекты крупнее 5-10 сантиметров с низкой околоземной орбиты (от 200 до 2 тыс. км над уровнем моря) и фрагменты размером от 30 сантиметров, располагающиеся вблизи геостационара (примерно 36 тыс. км над уровнем моря). Такие службы есть и в других странах — в России эти функции выполняет Автоматизированная система предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве (АСПОС ОКП), разработанная Центром управления полётами (город Королёв).
По данным ЕКА, сегодня регулярно отслеживается лишь 29 тыс. особо крупных обломков. Более мелкие частицы не попадают в поле зрения учёных.

В околоземном космическом пространстве существуют официальные полигоны — орбиты захоронения, куда выводят завершающую жизненный цикл технику.
Первая свалка находится на высоте более 36 тыс. км, куда отправляют отработавшие спутники с геостационарной орбиты.
Второй полигон — на высотах 650-1000 км, где расположен "могильник" военных спутников с ядерными установками, а также "склад" ступеней ракет и всевозможных обломков.
Отслужившие аппараты могут находиться там сотни и даже тысячи лет. На вопрос, что делать с радиоактивными отходами, ответа пока нет и сейчас они законсервированы до того времени, пока не будут найдены новые технологические средства их утилизации.

Все спутники с ядерными установками в околоземном пространстве, были запущены в период с 1960 по 1980 годы. В 1978 году неконтролируемый советский военный спутник "Космос-954" упал на северо-западе Канады. Радиоактивные обломки разбросало по пустынной территории в 100 тыс. кв. км. Если бы аппарат свалился на Торонто или Квебек, оперативным службам пришлось бы проводить полномасштабную эвакуацию населения. Сегодня подобные устройства отправляют лишь к другим планетам. Например, на марсоходе NASA Perseverance установлен ядерный генератор энергии.

Хотя проблема мусора на земной орбитпе обсуждается учёными, но ни одна страна пока не взялась за его уборку.
Пока что разрабатываются разные проекты улавливания мусора и пего утилизации, которые на стадии обсуждения, а до стадии испытания "ловушек мусора" дело не доходит, так как за это никто не хочет платить.
Полёты "мусорщиков" обходятся очень дорого, а туманная перспектива материальной выгоды от сбора космического мусора не вдохновляет государственные и частные организации на практические действия. Инженеры занимаются разработкой проектов лишь по ловле крупных отходов, а для мелких частиц, которые часто становятся "убийцами" новых аппаратов, действенных способов улавливания пока не разработано.

Со времени запуска первого искусственного спутника в 1957 году началась космическая эра и с тех пор человечество вывело на орбиты почти 11 тыс. спутников.
Наиболее активно человечество использует низкую околоземную орбиту (200-2000 км над уровнем моря). Эта часть космического пространства — самая "густонаселенная" и одновременно самая мусорная.

Основной причиной образования космического мусора исследователи называют взрывы, которые чаще всего происходят из-за утечки или нагрева топлива, которое остается в баках уже отработавших разгонных блоков, последних ступеней ракет и спутников.

Техника взрывается из-за недостатков конструкции или воздействия суровой космической среды. Например, в 2018 году на орбите потерпели крушение российские и американские разгонные блоки"Фрегат" и "Центавр", в 2012-м разлетелся на осколки российский "Бриз-М". В марте 2021-го взорвался старый метеорологический спутник США, а год назад ступень советской ракеты "Циклон-3", которая пробыла в околоземном пространстве 29 лет, превратилась в 75 дрейфующих фрагментов.
Большой мусорный след остаётся после испытания противоспутникового оружия.
В 2007-м Китай уничтожил собственный аппарат Fengyun-1C ракетой средней дальности на высоте 865 км. Образовалось около 3,5 тыс. крупных объектов и множество осколков до 5 сантиметров.
В 2019 году Индия тоже уничтожила ракетой свой спутник — около 400 обломков разлетелись по орбитам высотой от 200 до 1600 км.
Специалисты ЕКА проанализировали более 560 случаев деструкции аппаратов. Как они отмечают, на орбитах есть и другие причины образования космического мусора. Нередко от аппарата отсоединяются некоторые его части, он разрушается из-за несовершенств конструкции или выходит из строя при взаимодействии с атмосферой Земли.
В 2020 году специалисты компании RS Components проанализировали, кто из космических держав намусорил в космосе сильнее других. Согласно их данным наибольшая часть отслеживаемых обломков принадлежит России и странам СНГ —
14403 фрагмента. На втором месте — США (8734), на третьем — Китай (4688).

Современные спутники оборудованы защитой от микрометеоритов и частиц космического мусора, но она спасает не всегда. Обломки, образовавшиеся при взрыве, продолжают двигаться с начальной скоростью. Поскольку в космосе нет ощутимой силы трения и не действует привычная сила тяжести, они практически не замедляются. Их скорость может достигать 8-10 км/с, что почти в семь раз быстрее пули.
Фатальными могут оказаться и удары более "медленных" фрагментов. Куски размером свыше 10 см способны полностью разрушить летательные аппараты. Столкновения с осколками более 1 см нарушают работу космического корабля или вызывают взрывы недействующих объектов. Миллиметровые частицы в большинстве случаев оставляют трещины и сколы на корпусах.
Бо́льшая часть манёвров космических кораблей проводится, чтобы избежать столкновений с мусором, что обходятся дорого.
Специалисты часами рассчитывают риски и планируют новую траекторию движения. В момент манёвра расходуется топливо, которое приходится брать с собой "про запас", а приборы не передают необходимых для исследователей данных.

Для тех, кто на Земле, космический мусор не представляет серьезной угрозы. Мелкие аппараты успевают сгореть в атмосфере, а крупные отработавшие части ракет или спутники, как правило, спускают по заданной траектории в Тихий океан или на незаселенные территории в Казахстане. Лишь однажды рукотворный космический мусор попал в человека.
В 1997 году на жительницу штата Оклахома Лотти Уильямс свалился обломок американской ракеты-носителя Delta II. Девушка была разочарована, узнав, что ей на плечо упал не кусочек звезды, а фрагмент топливного бака.

Научный консультант NASA Дональд Кесслер в 1978 году сделал неприятный прогноз, согласно которому в определённое время концентрация мусора в космосе увеличится настолько, что число аварий начнёт неконтролируемо расти.
Мусор будет врезаться в летательные аппараты, а те — разрываться на части и повреждать другие объекты.

Горы металлолома сделают нижние орбиты непригодными для использования, а вокруг Земли появится мусорный пояс, напоминающий кольца Сатурна. Некоторые эксперты считают, что критическая концентрация рукотворных объектов на орбите уже достигнута.

Тот факт, что Китай начал эксперименты с очистки земной орбиты от мусора, вселяет надежду человечества на решение важнейшей проблемы безопасности полётов на околоземной орбите. Главное - положено начало делу экологии космического пространства пока лишь одной страны, к которой, следует ожидать, присоединятся
многие другие страны.