В 2021 году каталоги околоземных орбитальных объектов пополнились примерно 2467 новыми телами, достаточно большими, чтобы их можно было отслеживать. Из них 1493 — спутники, а остальные — космический мусор. Но пока одни объекты мы выводим на орбиту, другие входят в атмосферу и благополучно сгорают, поэтому фактическое количество отслеживаемых объектов на околоземной орбите за период 2020-2021 гг. увеличилось на 1387 штук.
Кроме того, не так давно внезапно появилось около 1500 новых объектов, и общее их количество увеличилось сразу на 5 процентов. Теперь для всех существующих и готовящихся космических аппаратов необходимо пересчитать риски.
Иногда на околоземной орбите происходят события, в результате которых образуется большое количество нового космического мусора. Лидируют в этом списке взрывы, вызванные остатками топлива на борту спутников и ракет, а на втором месте находятся события преднамеренного разрушения.
По разным оценкам (ESA, NASA и другие) сейчас на околоземной орбите обращается от 25 до 36 тысяч всевозможных объектов размером больше теннисного мяча, но выполняют работу и откликаются на команды с Земли не более 13% из этого количества. Остальные представляют собой космический мусор — прямой результат «событий фрагментации», которых зафиксировано уже около 630.
Основываясь на наблюдениях за более крупными объектами и на статистических моделях (для тех объектов, которые слишком малы, чтобы их можно было наблюдать с Земли), в ESA, например, считают, что сегодня на орбите находятся:
– 36 500 объектов размером более 10 см;
– один миллион объектов размером от 1 до 10 см;
– 330 миллионов объектов размером от 1 мм до 1 см.
После каждого нового события фрагментации проводится комплексный анализ ситуации. Что случилось? Как это повлияет на распределение мусора сейчас и в будущем? Как изменился риск столкновения с активными спутниками и космическими кораблями на орбите? Какие высоты и орбиты больше всего затронуты?
Поскольку обломки движутся с большой скоростью, при столкновении с частицей диаметром всего 1 см может выделиться такое же количество энергии, как при столкновении с малолитражным автомобилем на скорости 40 км/ч.
В то время как мельчайшие частицы мусора субмиллиметрового размера могут только ухудшить работу спутника, столкновение с более крупной частицей сантиметрового диапазона может привести к полному разрушению аппарата.
Всё, что находится сейчас на низкой околоземной орбите, со временем войдёт в атмосферу и сгорит. Чем выше высота орбиты, тем дольше срок жизни неуправляемых объектов, к примеру, для высот более 600 км он обычно составляет от 25 лет.
После событий фрагментации, подобных недавнему (речь про испытание противоспутникового оружия, в результате которого был уничтожен старый аппарат «Целина-Д»), необходимо пересчитать риски для работающих сейчас на орбите космических аппаратов. Это крупное событие фрагментации не только увеличит необходимость заблаговременного ухода от столкновений для аппаратов на орбитах с аналогичными высотами более чем в два раза, но и значительно повысит вероятность фатальных столкновений на более низких высотах.
За космическим мусором постоянно следит сеть космического наблюдения США. Космические агентства других стран пользуются этими данными для улучшения и обновления моделей расчёта. Со временем мы всё лучше понимаем изменчивую среду космического мусора и можем предсказывать будущее положение и распределение обломков по различным орбитам и высотам. Существуют официальные рекомендации для операторов спутников по обеспечению безопасности работающего оборудования. К сожалению, этих мер недостаточно.
Многие агентства и компании в настоящее время создают аппараты, которые могли бы отлавливать фрагменты космического мусора или быть буксирами для отработанных спутников. Например, ESA ведет разработку проекта, который стартует в 2025 году и продемонстрирует возможность сводить мусор с орбиты высотой 700 км. Аппарат ClearSpace-1 встретит, захватит и сведёт в плотные слои атмосферы верхнюю часть адаптера полезной нагрузки ракеты-носителя Vega. После второго полета Vega в 2013 году он остался на орбите высотой примерно от 800 до 660 км, в соответствии с правилами предотвращения образования космического мусора, и медленно снижается. На ClearSpace-1 установят роботизированный манипулятор собственной разработки ESA, он захватит фрагмент мусора, а затем выполнит контролируемый вход в атмосферу.
Но по мере того, как приближается эра «нового космоса» и начинают запускаться большие группировки, состоящие из тысяч спутников, необходимо сделать гораздо больше для обеспечения устойчивого использования космической околоземной среды для будущих поколений.
Автор: Максим Новокшонов
