Что такое космический мусор и почему это проблема?

Новое исследование предполагает, что существует 10-процентная вероятность того, что кто-то погибнет от падающего космического мусора в следующем десятилетии. Но есть шаги, которые космические агентства могут предпринять, чтобы снизить этот риск.

Звучит как что-то из мультфильма. Кусок металла отделяется от ракеты или спутника, снова входит в атмосферу, а затем падает на Землю. Он поражает все, что встречается на его пути — будь то открытая вода, травянистая прерия или городской автобус.

Идея кажется диковинной, но космический мусор становится все более серьезной проблемой . В конце июля 2022 года ракета-носитель китайской ракеты Long March 5B снова вошла в атмосферу и упала в море Сулу недалеко от Филиппин. И Китай не одинок в производстве потенциально опасного космического мусора.

Непрекращающееся глобальное распространение спутников означает, что сейчас в космосе находится больше искусственных объектов, чем когда-либо прежде. И новое исследование предсказывает, что в следующем десятилетии существует вероятность того, что кто-то может погибнуть от падающего космического мусора.

Как там воздух?

Космическое пространство плавает в мусоре: существуют сотни тысяч крошечных объектов размером менее 0,4 дюйма (1 сантиметр), которые снова входят в атмосферу и падают на Землю.

«Этот мусор производит постоянный «дождь» объектов, возвращающихся на Землю, которые мы не отслеживаем. Он возвращается по всей Земле», — рассказывает Astronomy Марлон Зорге, исполнительный директор Центра исследований орбитального и возвращающегося мусора Аэрокосмической корпорации.Однако, «поскольку эти обломки настолько малы, — говорит он, — даже если они доберутся до поверхности Земли, они не опасны для людей на земле и останутся незамеченными».

Тем не менее, более крупные обломки регулярно возвращаются в атмосферу.

Каждую неделю в атмосферу попадает одна тонна космического мусора. Но Зорге подчеркивает, что скорость является средней, а это означает, что могут быть месяцы бездействия, после которых несколько крупных объектов снова войдут в нашу атмосферу в течение короткого периода времени.

Однако то, что объект входит в атмосферу, не означает, что он врежется в поверхность Земли. База данных мусора Aerospace отслеживает космический мусор, и Зорге говорит, что до 60 процентов космического мусора распадается при входе в атмосферу. Из объектов, преодолевающих атмосферу, большинство приводняется в океане вдали от населенных пунктов. Тем не менее, сейчас в атмосфере больше космического мусора, чем когда-либо прежде.

В 2021 году, например, более 1900 космических объектов впервые были зарегистрированы в индексе космических объектов Организации Объединенных Наций . Большинство этих космических объектов представляют собой спутники, которые все чаще используются для связи и слежения за погодой.

К счастью, сейчас спутники меньше, чем в прошлом, и Зорге говорит, что они разрабатываются так, чтобы производить все меньше и меньше космического мусора. Но само количество спутников на орбите означает необходимость решения проблемы космического мусора.

Каковы шансы быть убитым космическим мусором?

Каковы шансы, что кого-то может убить кусок космического мусора, упавший с неба? В исследовании 2022 годав журнале Nature Astronomy группа исследователей из Университета Британской Колумбии попыталась выяснить это.

Они обратились к открытой базе данных , которая регистрирует информацию об объектах, которые все еще находятся на орбите, а также о тех, которые сошли с орбиты и снова вошли в атмосферу. Они обнаружили, что за последние три десятилетия более 1500 тел ракет повторно вошли в нашу атмосферу. И большинство из них — более 70 процентов — были неконтролируемыми входами в атмосферу.

Затем команда рассчитала вероятность того, что одно из этих ракетных тел снова войдет в атмосферу (как это недавно сделал китайский Long March 5B) и действительно кого-то поразит. Они пришли к выводу, что в течение следующего десятилетия существует 10-процентная вероятность несчастных случаев, вызванных таким падением космического мусора.

«Наши оценки консервативны. Вероятно, это еще хуже», — говорит Аарон Боли, профессор Университета Британской Колумбии и один из авторов исследования.

Космический мусор: предсказание непредсказуемого

Ученые не всегда уверены, как кусок космического мусора снова войдет в атмосферу или по какому пути он пойдет. Эти объекты кувыркаются, что означает, что их баллистика не полностью известна людям, которые их отслеживают. И изменения в атмосфере могут изменить сопротивление воздуха, с которым они сталкиваются.

«Проблема в том, что вы не знаете, куда он вернется, пока не пройдет один или два витка, прежде чем он вернется», — говорит Боли. «Вы можете сделать свои самые лучшие измерения, но дело в том, что у вас есть этот объект, который кувыркается».

Путь, который проходит объект при повторном входе в атмосферу, может быть непредсказуемым. Но ученые говорят, что с этими неконтролируемыми повторными входами можно лучше справиться или вообще их избежать. Например, некоторые детали предназначены для разрушения ракетных ускорителей, и исследователи обнаружили, что их траектории можно приблизительно направить в менее населенную часть мира.

В исследовании 2021 года, проведенном в журнале Advances in Space Research , были изучены модели входа в атмосферу, чтобы определить, как можно минимизировать риск несчастных случаев, учитывая орбиту, по которой следует объект, когда он впервые входит в атмосферу.

«То, где падают обломки, во многом зависит от орбиты, на которой они находятся в начале входа в атмосферу», — говорит Инна Шарф, профессор Университета Макгилла в Монреале и один из авторов исследования. Важные орбитальные факторы включают в себя то, насколько круглая орбита и где она пересекает экваториальную плоскость Земли.

«В нашей статье одна из вещей, которые мы продемонстрировали, заключалась в том, что, давая обломкам небольшой, но своевременный импульс, например, запуская двигатель на обломках в течение очень короткого периода времени, мы можем легко повлиять на то, где обломки падают на Землю. — говорит Шарф.

Смотри ниже

В настоящее время космический мусор падает на нашу планету неравномерно. Южное полушарие больше подвержено риску падения обломков, хотя страны Северного полушария несут большую ответственность за обломки.

«Многие штаты на самом деле практикуют не только отказ от своих ракет на орбите, но и отказ от прав на случай, если запуск их отдельных ракет не соответствует их собственным правилам», — говорит Боли.Например, при большинстве запусков ракет в США за последние несколько десятилетий требования по управляемому входу в атмосферу отменялись. Боли говорит, что такое небрежное отношение связано с относительно небольшим риском получения травм, из-за чего космические организации не спешат принимать надлежащие меры предосторожности.

Но поскольку космические организации во всем мире чувствуют себя самодовольными, Боли предупреждает, что проблема нарастает как снежный ком.

«Это не просто одно государство, это совокупная проблема, — говорит он. «У нас есть представление о пусках отдельных ракет с низким порогом, но совокупный эффект от всего этого совсем не маленький».

Космические агентства могут приложить больше усилий для уменьшения количества космического мусора, возвращающегося в атмосферу. Ракеты теперь могут быть спроектированы с перезаряжаемыми двигателями, которые позволяют осуществлять их управляемый сброс. Это означает, что космический корабль может сбросить ракету-носитель, скажем, над Точкой Немо, которая является самым удаленным от суши местом в океане, говорит Боли.

Управление входом в атмосферу или разработка ракеты-носителя, которая разваливается до того, как войдет в атмосферу, по общему признанию, требует дополнительного времени, усилий и денег. Но Боли говорит, что космические агентства, в том числе США, должны прекратить предоставлять себе исключения, которые ограничивают ценность продуманных мер предосторожности. Он также говорит, что установление глобальных стандартов может помочь другим странам присоединиться к ним.

«Поскольку мы расширяемся в космос, нам нужно понимать, что необходимо широкое сотрудничество», — говорит Боли. «Есть последствия для остального мира, которые необходимо учитывать».