Космически отломки: Отломки от близкото минало

За първи път учените започнаха да говорят за мащабно замърсяване на космоса през 80-те години, когато концентрацията на боклука в земната орбита достигна такава плътност, че балистиката трябваше да работи усилено, за да постави един или друг спътник сред него. През последното десетилетие ситуацията само се влошава. „Количеството боклук в околоземното пространство е толкова голямо, че създава реална опасност за автоматичните станции, които работят там. В близко бъдеще трудностите ще се увеличат като снежна топка “, смята Александър Багров, старши изследовател в Института по астрономия на Руската академия на науките. Причините за това са много сериозни.

Депо в небето - неприятности на Земята

На първо място, обектите в орбита страдат от космически отломки. „Наземните служби за наблюдение понякога записват сблъсъци на частици от космически отломки помежду си, поради което броят им се размножава експоненциално“, казва председателят на комисията по проблемите на космическите отпадъци на Руската академия на науките, заместник-директор на Института по приложна математика, наречен на Келдиш Ефраим Аким. - Фините фракции са не по-малко опасни от големите фракции. Само си представете куршум с голям калибър, който се движи със скорост 8-10 км / сек. Когато такава частица влезе в действащ космически кораб, силата на сблъсък е просто чудовищна. Нито един кораб не може да издържи такъв сблъсък. Ако се случи сблъсък, облак от отломки в орбита ще се разпространи във всички посоки само за няколко седмици, заплашвайки да унищожи други съседи. "

Кратерът върху стъклото на илюминатора на совалката Endeavour възникна в резултат на удара на микрочастица от космически отломки, сривайки се с висока скорост в кораба.

И въпреки че вероятността орбитните спътници да се разбият от космическите отломки, все още е изключително малка, вече има неприятни инциденти, включително с пилотирани космически кораби и орбитални станции.

През 1983 г. екипажът на скандалната совалка Challenger откри на предното стъкло на кораба си малка следа от сблъсък с чужд предмет. Кратерът е бил с дълбочина само 2, 5 мм и широчина със същата ширина, но е разтревожил инженерите на НАСА. След кацането на кораба специалистите внимателно проучиха щетите и стигнаха до извода, че причината за сблъсъка е микрочастица боя, ексфолирана от някои други космически кораби. Съветската орбитална станция Салют-7, чиято повърхност беше буквално осеяна с микроскопични кратери от сблъсък с частици от отломки, също пострада от космически отломки. За да се предотврати възможността за подобни инциденти в бъдеще, станцията Мир и МКС, които я замениха, бяха оборудвани с екрани, които предпазваха обитаемите модули от сблъсъци с малки отломки. Това обаче също не помогна. През юни 1999 г. тогавашният необитаем МКС имаше всички шансове да се сблъска с фрагмент от горния етап на една от ракетите, който обикаляше около Земята в продължение на много години. За щастие, специалистите на руския център за контрол на мисиите (MCC) успяха да коригират своевременно орбитата си и чипът излетя покрай на разстояние от 6, 5 км. През 2001 г. МКС трябваше да предприеме специална маневра, за да не се сблъска със седем килограмов инструмент, изгубен от американските астронавти по време на космическата им разходка. Оттогава станцията избягва космическите отломки със завидна редовност, няколко пъти годишно.

Космическите остатъци от козметичната торта са добре проучени до момента. Както отбелязват учените, тя се разпределя по орбитите на слоеве, като пълнеж на пай. Това е пряко свързано с функционалното натоварване на една или друга орбита. Колкото по-удобно е, толкова повече сателити работят върху него. След известно време някои от тях се превръщат в безжизнен скрап, който замърсява пространството, в което животът им наскоро е преминал. Първият пояс на боклука е разположен на височина 850 - 1200 км от повърхността на Земята. Именно тук се движат огромен брой метеорологични, военни, научни спътници и сонди. Вторият пояс за замърсяване се намира в района на геостационарни орбити (над 30 хиляди км). Сега има около 800 обекта от различни страни. Всяка година към тях се присъединяват 20–30 нови станции.

Космическите отломки също са опасни за земляните, далеч от космоса, падащи върху главите им в буквалния смисъл на думата. През 1978 г. районите на тайгата в северната част на Канада бяха засегнати от падането на съветския сателит Cosmos-594. Година по-късно останките на американската космическа станция Skylab се разпръснаха по пустинните райони на Австралия.

През 1964 г. по време на неуспешния старт на навигационен спътник в САЩ с ядрени източници на борда радиоактивни материали, разпръснати над Индийския океан. Всички помнят ситуацията със станция „Мир“, наводнена в Тихия океан. Тогава десетки хиляди жители на островните държави преживяха форма на масова психоза. Хората изпаднаха в паника, че „руският коварник“ ще им падне върху главите. Но за жителите на Алтайския край този кошмар се е превърнал в реалност. Именно над този регион на Русия лежат летателните пътища на ракетите, изстреляни от Байконур, и именно тук се крият отломки от първите етапи с остатъци от силно токсично гориво.

Но какво е космически отломки? Откъде идва?

Кой смее тук?

„Ситуацията е парадоксална“, заяви Александър Багров. "Колкото повече стартираме превозни средства в космоса, толкова по-малко използваеми стават." Всъщност според руските експерти в момента в космоса има повече от 10 хиляди самолета и земни спътници, като само 6% от тях функционират. Космическите кораби се провалят със завидна регулярност и в резултат на това плътността на космическите отломки в орбита се увеличава с 4% годишно. В момента около нашата планета се върти около 70-150 хиляди предмета с размери от 1 до 10 см, докато милиони частици са с диаметър по-малък от 1 см. „И ако на ниски орбити до около 400 км, отломките се забавят до горната атмосфера и в крайна сметка попадат на Земята, то в геостационарни орбити може да се върти безкрайно дълго“, продължава Александър Багров.

Ускоряването на космическите отломки се допринася и от ракети-бустери, с помощта на които сателитите се изстрелват в геостационарни орбити. Около 5-10% от горивото остава в резервоарите им, което е много летливо и лесно се превръща в пара, което често води до мощни експлозии. След няколко години престой в космоса, отработените ракетни етапи се разпръскват на парчета, разпръсквайки малки шрапнели около тях. През последните години в почти космическото пространство са регистрирани 182 подобни фойерверки. Само една скорошна експлозия на етап от индийския ракетен носител доведе до формирането на 300 големи фрагмента и безброй малки, но не по-малко опасни предмети. Първите жертви вече бяха.

Близото бъдеще: отработените космически станции и комуникационни спътници ще започнат да падат върху главите на земляните.

През юли 1996 г. на надморска височина от приблизително 660 км френският спътник се сблъска с фрагмент от третия етап на френската ракета „Ариан“, изстрелян много по-рано. Относителната скорост по време на сблъсъка беше около 15 км / сек, или около 50 000 км / ч. Френската балистика пропусна орбитата на собствения си голям предмет, след което дълго ухапа лактите си и нямаше нищо. Инцидентът не завърши с голям международен скандал само защото и двата сайта са с френски произход. Как да изчистите орбитата от космическите отломки?

Свободната ваканция за космически чистачи все още отворена

„За съжаление, в момента няма ефективни начини за унищожаване на космическите отпадъци“, каза Ефраим Аким. Според него събирането на отломки с помощта на американски совалки е безумно скъпо, а совалките се шегуват вече няколко години. Още по-лудо е да горите космически отломки с лазер, докато разтопеният метал се охлажда в смъртоносен „шрапнел“, който се разпространява в орбита, като допълнително замърсява Космоса. Замяната на многостъпални ракети със системи за многократна употреба също все още не е възможна, те са твърде скъпи. „Разбира се, добре е да изстреляте и вземете спътници с помощта на летящи чинии. Във всеки момент той излетя, закачи го и седна обратно на Земята, - смее се Ефраим Аким. - Уви, човечеството няма такива технически средства. Докато те не се появят, трябва да направим всичко възможно, за да предотвратим по-нататъшното замърсяване в космоса, в противен случай в бъдеще, поради опасността от среща с космически отпадъци, развитието му ще се превърне в много рисковано събитие. "

Единственото, което учените могат да предложат досега, е цялостно картографиране на космическото сметище. Но тук всичко не е толкова просто. „Днес само две държави в света са в състояние ефективно да наблюдават поведението на космическите отломки“, заяви Николай Иванов, главен балистичен служител на МКЦ. Лесно е да се предположи, че това са Русия и САЩ, които, между другото, са основните „замърсители“ на космоса. „Ние, както в Америка, имаме уникални наземни комплекси, които ни позволяват да откриваме парчета в ниски орбити с диаметър до няколко сантиметра, но също така е необходимо съвместно да разработим мерки за тяхното неутрализиране. Би било хубаво да се създаде международна система за проследяване, да се комбинират каталози на обекти, да се разработи обща система за предупреждение за рисковете от сблъсък, само в този случай наистина можете да осигурите полети “, продължава Николай Иванов. „За да се избегнат инциденти на космическите пътища, е необходимо да се разработят международни правила за движение в космоса“, озвучава Ефраим Аким. Първите стъпки в тази посока вече са направени.

Езикът на числата Според Руската академия на науките (RAS) около 85%. космическите отломки попадат върху дела на големи части от ракети и бустерни блокове, с помощта на които изкуствените спътници на Земята са пуснати в орбита, както и самите изхабени спътници. Други 12% боклук са структурни елементи, които се разделят по време на изстрелването на спътници и тяхното функциониране. Всички останали са малки фракции и фрагменти в резултат на сблъсъка им.

Правила за космическо движение

„Няколко международни комисии, включително под егидата на Организацията на обединените нации, участват в предотвратяването на по-нататъшното замърсяване на космическото пространство“, казва Александър Алферов, научен секретар на Космическия съвет на Руската академия на науките. - Вярно е, че са изправени пред бавността на редица агенции, които предпочитат да претеглят всичко много внимателно, преди да тръгнат за сътрудничество. Факт е, че много спътници принадлежат към военните ведомства и е много трудно да се получи пълна информация за тях. Не можете да отстъпка от търговската страна на изданието. " Приватизацията на космоса обаче играе в ръцете на тези, които се застъпват за неговата чистота. „Космос постепенно се превръща в зона на капиталови инвестиции и търговците винаги са се интересували от въпроси за застраховане на риска и обезщетение за загуби в резултат на определени форсмажорни обстоятелства“, заяви Александър Багров. - Без разработването на единни правни норми това не може да бъде постигнато. Например, кой трябва да отговори, ако стар безжизнен сателит или бустер ракета, изстрелян от една държава, овен автоматична станция, принадлежаща на друга държава? Все още няма отговор на този въпрос, въпреки че вече има подобни прецеденти. " И въпреки че частните космически компании правят само първите си стъпки, самият факт на тяхното раждане предизвика разработването на единни международни правила. „В момента интензивно се разработват нови изисквания към космическата технология, определят се сателитните експлоатационни зони и се договарят методите за погребване на превозните средства, които са достигнали своя срок“, казва Ефраим Аким.

Едно от първите реални постижения в борбата с космическите отломки беше разработването на нови международни стандарти за изкуствени земни спътници. Сега на борда трябва да присъстват резервите им от гориво, така че в края на работния си живот превозните средства да бъдат пренесени в специално определени райони на околоземни орбити или изпратени на Земята. Препоръчително е също така да оборудвате сателитите с допълнителни системи за управление, които могат в случай на устройство, ударено от частици от отломки, да го извадят от работещите орбити. Предполага се, че "сателитни гробища" ще бъдат разположени на 200-300 км над геостационарната орбитна зона. „Разбира се, прилагането на нови стандарти е много бавно“, признава Ефраим Аким, „защото те са свързани със значителни разходи. Промяната в сателитния дизайн води до допълнителни многомилионни инвестиции, които не всички аерокосмически корпорации харесват. Но в момента просто не можем без тези мерки и всички разбират това. "

Друга важна стъпка е въвеждането в международните разпоредби за използване на космоса на изискването за оборудване на ракетните блокове на ракети със системи за източване на гориво. Веднъж в космоса, след завършването на маневрата, управляващата електроника трябва да отвори клапаните и да изхвърли излишното гориво. За съжаление, това понякога не е достатъчно. Поради естеството на горивото и невъзможността да го изхвърлят напълно от резервоарите, дори "празните" резервоари избухват. Така че трябва да се вземат мерки за подобряване на дизайна на космическите ракети.

Статията е публикувана в списанието Popular Mechanics (№ 7, юли 2006 г.).

Препоръчано

Оптичен атомен часовник: ще бъде определена секундата?
2019
Как работи Enigma
2019
10 необичайни психични разстройства
2019