Космический мусор

Орбиты спутников Земли делятся на низкоорбитальные, среднеорбитальные и геостационарные. Спутники расположены на круговых орбитах. Геостационарные спутники находятся на высоте 35790 км и движутся со скоростью 3,2 км/с, скорость среднеорбитальных спутников – 5 км/с, низкоорбитальных – 9,2 км/с. Среднеорбитальные спутники ГЛОНАСС (Россия) расположены на высоте 19100 км, GPS (США) – 20200 км, COMPASS (Китай) – 21150 км, GALILEO (Евросоюз) – 23616 км, высота орбит низкоорбитальных спутников – 300-1500 км. Большинство гражданских и военных спутниковых систем используют низкоорбитальные спутники.

В конце 2009 г. на орбите с высотой 19100 км находилось более 100 неработающих спутников ГЛОНАСС и 24 действующих спутника. Ожидается, что к 2020 г. в зоне орбит с высотой 19100 – 23616 км будут находиться около 200 спутников как работающих, так и неработающих систем ГЛОНАСС, GPS, GALILEO, COMPASS.

Со времени запуска Спутника-1 в 1957г. на орбиту Земли выведено 38000 искусственных объектов.

В докладе Комитета по исследованию космического пространства Международного Совета по науке и Международной астронавтической федерации в 1988 г. отмечалось, что на орбитах Земли находится более 3,5 млрд. техногенных космических тел размером более 1 мм, общей массой свыше 3000 тонн. В настоящее время вокруг Земли вращается 15,55 тысячи объектов искусственного происхождения, в том числе отработавшие спутники, ступени ракет, разгонные блоки и их обломки, сообщает отдел NASA по слежению за орбитальными обломками. По состоянию на 30 июня 2010 г. в число этих объектов входят 3,333 тыс. космических аппаратов (функционирующие и «мертвые»), 12,217 тыс. ступеней ракет-носителей и прочих обломков (рис. 6.).

Рис. 6. Искусственные объекты на орбите Земли

Их основные причины появления на орбитах:

1. Остающиеся там «мертвые» аппараты. Космический мусор, «блуждающий» на высотах ниже 600 км, в течение нескольких лет входит в атмосферу и сгорает в ней. А вот мусору, расположенному на высотах 800 км, на это требуется десятилетия. На высотах же свыше тысячи километров КМ может находиться сотни лет.

2. Космические аварии. К примеру, в результате взрыва французской ракеты «Ариан» (в 1986 г.) образовалось около 3000 обломков с габаритами, которые можно проследить наземными средствами, а более мелких – неисчислимое количество.

Наиболее существенный рост количества космического мусора (КМ) связан с преднамеренным разрушением китайского космического аппарата «Fengyun-1C» в январе 2007 г., в результате чего образовалось примерно 2800 элементов мусора размером порядка 10 см и более. Последнее масштабное разрушение космических аппаратов произошло в начале 2009 года при столкновении действующего американского КА «Iridium-33» и выведенного из эксплуатации российского «Космос-2251».

Столкновение любого фрагмента размером более 1 см с действующим спутником опасно для последнего из-за большой кинетической энергии осколка и может стать причиной прекращения его функциональной деятельности (это еще не самое худшее последствие, если учесть, что на спутнике может находиться ядерный реактор).

По мнению многих ученых, орбитальный мусор представляет растущую опасность для космических полетов. Если не принять меры по очистке от него сейчас, то через 20–30 лет подобные полеты станут просто невозможными. Для предотвращения образования крупных посторонних объектов космические аппараты оснащают специальными двигателями, позволяющими переводить их на более высокие околоземные орбиты или притормаживать, чтобы, войдя в атмосферу, они сгорали в ней. В России для космических станций, грузовых и транспортных кораблей, выполнивших программу, предусмотрен такой управляемый вход в атмосферу, при котором несгоревшие элементы падают в Тихий океан («кладбище космических кораблей»).

Из всех существующих техногенных космических объектов обнаружено и отслеживается наземными радиолокационными и оптическими средствами лишь малая доля (несколько процентов). Наиболее засорены орбиты 800, 1000, 1500 км и геостационарная орбита, ввиду её малой рабочей емкости.

Поскольку Россия занимает одно из первых мест по числу объектов, загрязняющих околоземный космос, весьма актуальными являются вопросы их уничтожения. Один из путей решения этой проблемы предполагает автоматический захват на орбите объектов, создающих реальную угрозу для действующих космических аппаратов, с помощью специальных кораблей с целью их последующего свода с орбиты и затопления или увода на орбиту захоронения.

Идея принудительного свода с орбиты была выдвинута более 30 лет назад. С тех пор периодически выдвигаются разнообразные предложения по удалению крупного и малогабаритного космического мусора. Однако из-за колоссальных технических трудностей и высокой потенциальной стоимости уборка космических объектов с орбиты всерьез никогда не рассматривалась для практического применения.

Для решения проблемы КМ международное сотрудничество развивается по следующим направлениям:

- Экологический мониторинг околоземного космического пространства (ОКП), включая область геостационарных орбит: наблюдение за «космическим мусором» и ведение каталога объектов «космического мусора».

- Математическое моделирование КМ и создание международных информационных систем для прогноза засоренности ОКП и её опасности для космических полетов.

- Разработка способов и средств защиты космических аппаратов от воздействия высокоскоростных частиц «космического мусора».

- Разработка и внедрение мероприятий, направленных на снижение засоренности ОКП.

Космическое пространство является уникальным ресурсом, и его эксплуатация должна осуществляться в интересах всех стран. Из-за огромных финансовых затрат ни одна космическая держава самостоятельно не сможет решить проблему очистки космического пространства от техногенного засорения.

Дата добавления: 2015-05-31