Некоторые участки орбиты Земли могут стать запретной зоной из-за космического мусора: Почему это опасно и что делать?

Всего 10 лет назад на орбите нашей планеты было около 1000 действующих спутников, а через десятилетие их количество может достигнуть десятков и даже сотен тысяч. По словам специалистов, количество объектов на орбите Земли растет слишком быстро.

Сколько спутников может одновременно находиться на орбите Земли, не вызывая проблем?

Джонатан Макдауэлл, астрофизик и астроном из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, в рамках любопытного проекта отслеживает запуски спутников. По его словам, в последнее время число объектов на орбите Земли резко выросло.

«Это будет похоже на межштатную автомагистраль в час пик во время метели, по которой все едут слишком быстро. Правда, будет много автомагистралей, пересекающих друг друга, и все без светофоров», — сказал он в ответ на вопрос Space.com о том, какой была бы ситуация на орбите, если бы планы по созданию спутниковых «мегасозвездий» (в том числе — таких компаний как SpaceX (Starlink), OneWeb и Amazon (Kuiper)) были релизованы.

Маневры

Уже сейчас можно заметить первые признаки того, что ситуация на орбите Земли становится слишком напряженной. Британский коллега Макдауэлла, профессор астронавтики Саутгемптонского университета Хью Льюис уже несколько лет рассказывает на своей странице в Twitter о случаях, когда различные объекты, в том числе действующие или вышедшие из строя спутники (космический мусор), подлетают опасно близко друг к другу.

В публикации этого года Льюис отметил, что общее количество таких событий (более 4 миллионов), прогнозируемое на 2022 год, на 134% больше, чем в 2020 году, и на 58% больше, чем в 2021 году. Поэтому координировать свои действия в космосе становится все сложнее и сложнее.

Компания SpaceX Starlink в декабре 2022 года представила в Федеральную комиссию по связи США данные, согласно которым, спутники Starlink за двухлетний период выполнили 26 037 маневров, чтобы избежать столкновений с другими объектами. Это означает, что каждый из почти 4000 запущенных на сегодняшний день спутников Starlink выполнил в среднем 12 таких маневров.

И это при том, что SpaceX запустила в космос менее 10% спутников Starlink: компания планирует вывести на орбиту 42 000 таких спутников в ближайшие 10 лет. Прибавьте к этому 4000 спутников, которые хочет запустить OneWeb, 3200 спутников Kuiper, которые планирует запустить Amazon, и 13 000 спутников, которые Китай планирует запустить в рамках своей системы Guowang, и станет ясно, что ситуация с каждым годом будет становиться все сложнее.

В заявлении, поданном в Федеральную комиссию по связи США, SpaceX утверждает, что у каждого из ее спутников достаточно топлива для выполнения 350 маневров по предотвращению столкновений в течение следующих 5 лет. Однако, по расчетам Хью Льюиса, один спутник может совершить упомянутые 350 маневров за более короткое время, учитывая скорость, с которой увеличивается число объектов на орбите. Более того, одному спутнику, возможно, придется совершать 100 или, может быть, 1000 таких маневров в день, так что топливо у них закончится не за 5 лет, а намного раньше.

Столкновения

Работающие спутники — это только часть проблемы. По оценкам Европейского космического агентства, на околоземной орбите находится около 36 500 фрагментов космических объектов размером более 10 сантиметров, около миллиона фрагментов размером 1-10 см и 130 миллионов фрагментов размером менее 1 см.

В результате столкновений более крупных объектов образуются все новые мелкие — и целые облака мусора. И если осколки размером 10 см еще как-то можно контролировать, то траектории более мелких осколков, как правило, неизвестны.

Специалистов сегодня очень беспокоит сближение частей нефункционирующих спутников, бывших в употреблении ракет, у которых отсутствует возможность маневрирования. Похожий случай произошел в этом году: 27 января разгонный блок российской ракеты и давно почивший российский спутник слишком близко (на расстояние 6 метров) подлетели друг к другу — и только чудом столкновение не произошло. Такое столкновение привело бы к тысячам новых опасных осколков, которые веками оставались бы на орбите, создавая угрозу для других объектов.

Из-за растущего количества новых спутников, запускаемых в космос, и растущиего объема орбитального мусора некоторые районы околоземного космического пространства в ближайшем будущем могут стать опасной и запретной зоной. По словам Джонатана Макдауэлла, такие события, как 27 января, станут происходить чаще, и в конечном итоге количество столкновений увеличится, в результате чего компании, отправляющие спутники в космос, начнут терять больше денег, поскольку их спутники начнут чаще повреждаться или разрушаться в результате таких столкновений.

Так сколько же спутников может поместиться на орбите Земли?

У этого вопроса нет однозначного ответа. Хью Льюис говорит, что определенные высоты на орбите Земли более уязвимы, чем другие. Например, спутники Starlink вращаются на высоте 550 километров над Землей, где объекты обычно не задерживаются надолго после завершения работы. Даже если им не удастся повторно войти в атмосферу Земли и сгореть там, в течение нескольких лет атмосферная гравитация изменяет орбиты этих спутников, и они в конце концов оказываются в атмосфере Земли. Однако эта естественная «система очистки» орбиты Земли зависит от высоты: чем выше объекты, тем слабее эта система работает. А орбита находится выше 1000 километров от поверхности планеты, и там атмосфера почти ничего не «может» делать.

Один из ненужных объектов, вращающихся сейчас вокруг Земли — неисправный 8,8-тонный спутник Европейского космического агентства. Он будет продолжать вращаться вокруг планеты на протяжении столетий и сейчас считается одним из самых опасных объектов космического мусора.

«Через 5 или 10 лет у нас будет от 20 000 до 100 000 спутников, и я очень скептически отношусь к тому, что можно безопасно эксплуатировать более 100 000 объектов», — сказал Макдауэлл.