Космический мусор вокруг земли — что это такое, чем опасен

Человек продолжает осваивать космос. Из-за такой деятельности на орбите планеты скапливаются отходы. Поэтому ученым приходится много внимания уделять поиску решения проблем с космическим мусором.

Из чего состоит мусор в космосе

Космическим мусором называют отходы, которые начали появляться на орбите Земли после первых попыток запускать искусственные спутники. За несколько десятков лет, пока человечество пытается освоить космос, здесь скопилось немало мусора.

Известно, что свыше 3 тысяч спутников, запущенных на орбиту, вышли из строя по разным причинам и превратились во фрагменты мусора. Кроме их обломков, здесь есть ступени от ракет-носителей, части разгонных блоков и обшивки.

В настоящее время установлено, что Землю окружают фрагменты разного размера. Есть частицы, не превышающие 1 мм, и больше 10 см.  За их количеством и состоянием постоянно наблюдают астрономы из нескольких стран, в число которых входят США и Россия. Также они работают над проектами, которые позволят утилизировать космический мусор.

Сколько мусора успело скопиться в околоземном пространстве

О том, что нужно найти решение проблемы космического мусора, начали говорить еще в 60-е гг. прошлого века, когда эта сфера начала активно развиваться. В начале 70-х в ООН приняли Конвенцию, которая регламентировала международную ответственность за негативные последствия, возникающие из-за запусков спутников.

В конце 90-х организация опубликовала Технический доклад о том, какие мирные проекты были реализованы на орбите. Документ гласил, что скопившиеся обломки могут нести опасность не только для космической техники, но и объектов, расположенных на планете.

Последние подсчеты показали, что на орбите Земли скопилось:

• свыше 125 миллионов частиц космического мусора, размер которых находится в пределе 0,1-10 см;
• свыше 34 тыс. объектов, габариты которых превышают 10 см.

Посчитать количество мелких частиц, диаметр которых не превышает 1 мм, невозможно. Предположительно на орбите находится несколько триллионов таких фрагментов космического мусора.

Чтобы видеть положение наиболее крупных объектов, в Университете Техаса создали специальную интерактивную карту. Она позволяет следить за более чем 25 тысячами фрагментами.

Откуда появляется мусор

Космический мусор – это следствие отправки летательных аппаратов в околоземное пространство. После каждого запуска в пространстве неизбежно остаются такие элементы, как остатки временных крепежей, взрывные болты, части защитного покрытия.

Также на орбиту попадают ступени, которые крепились к разгонным блокам и ракетам. В их топливных отсеках часто остается неиспользованное горючее. В вакууме оно улетучивается, принимая форму пара, и становится причиной мощных взрывов.

Нередко случается так, что ступени ракеты долгие годы находились в орбитальном пространстве, а затем детонировали, рассеивая мелкие частицы мусора. За последние несколько лет была зафиксирована пара сотен таких взрывов.

Проблема космического мусора затрагивает не только крупные фрагменты, но и микроскопические. Когда запускают технические устройства, работающие на твердотопливном двигателе, в околоземное пространство из сопла проникают пылевидные частицы. Их размер не превышает 10 мкм. Также в космическое пространство попадают мельчайшие фрагменты лакокрасочного материала и покрытия, защищающего корпус.

В последнее время вопрос с загрязнением орбиты Земли стал острее. Это связано с тем, что все больше стран пытаются освоить космос. Так, крупные последствия имел запуск китайской противоспутниковой ракеты в начале 2000-х. Ранее проводились подобные испытания советского и американского оборудования, однако после них оставалось мало обломков, которые успевали сгорать в атмосфере.

Китай навел и выпустил ракеты по спутнику, находившемуся в области полярной орбиты в 800 км от земли. Из-за взрыва возникло более 2 тыс. крупных и 150 тыс. мелких мусорных фрагментов. Большинство из них так и осталось в орбитальном пространстве.

Другой инцидент произошел спустя пару лет. Тогда столкнулись 2 спутника – функционирующий и недействующий. В результате было зафиксировано появление свыше 2 тыс. обломков среднего и крупного размера, маленькие частицы уже не считали.

Почему мусор опасен

Все обломки, оставшиеся на орбите, двигаются с первой космической скоростью. Для сравнения, это в 8 раз быстрее, чем скорость движения пули сразу после выстрела из автомата. Даже малейшая частица может нанести существенный ущерб спутнику, повредив его обшивку. Подобный инцидент произошел в 2006 году. Тогда космический мусор столкнулся с российским спутником «Экспресс-AM11». Это привело к поломке системы терморегулирования. В результате происшествия спутник перегорел и перестал работать.

Последствия подобных столкновений с летательными аппаратами и орбитальными станциями сложно представить. Следы ударов с мусорных фрагментов уже были обнаружены на обшивке МКС и шаттлов. К сожалению, для экипажей, отправляющихся к международной космической станции, маневрирование среди большой массы обломков стало рутинным.

Также космический мусор несет угрозу из-за содержащихся в нем радиоактивных фрагментов. Так, СССР запускал разведывательные спутники, которые были оборудованы ядерными реакторами. Один аппарат потерпел крушение и упал на Землю на окраине Канады. Обломки стали причиной радиоактивного заражения местности.

Что такое «эффект Кесслера»

Дональд Кесслер – это специалист NASA. Он предположил сценарий, при котором полеты в орбитальном пространстве станут невозможными:

• на орбите произойдет столкновение крупных фрагментов или аппаратов;
• в космос выбросится много осколков;
• фрагменты заставят двигаться другой мусор, что станет причиной цепной реакции.

Многие ученые предвещают, что эффект Кесслера станет реальностью. Спутник «Энвисат», весящий около 8 тонн, перестал выходить на связь в 2012 году. Сейчас он расположен на высоте 785 км. Предположительно, он будет оставаться там еще более 100 лет. Дважды в год путь движения спутника критически сближается с несколькими крупными обломками – между ними остается всего 200 м. Есть большая вероятность, что однажды их траектории пересекутся, сделав эффект Кесслера реальностью.

Что можно сделать с мусором в космосе

Существует только 2 способа решить проблему – утилизировать космический мусор и предотвратить появление новых обломков.

Как сделать так, чтобы мусора появлялось меньше

Есть несколько решений, благодаря которым орбита планеты будет меньше загрязняться:

• Увеличить срок эксплуатации спутников. Чем дольше они используются, тем меньше новых аппаратов придется отправлять на замену.
• Сделать минимальным количество элементов, которые неизбежно остаются в околоземном пространстве из-за эксплуатации аппаратов. Нужно возвращать отработанные части на Землю, либо придумать способ их утилизировать.
• Сделать запускаемые аппараты меньше.

Чтобы найти решение проблемы космического мусора, придется как минимум пересмотреть строение ракет. Для утилизации отработанных частей нужен материал, который выдержит взлетные нагрузки, а потом сам сгорит в атмосфере. Пока такие вещества еще не придумали.

Что делать с уже имеющимся мусором

Уже имеющийся космический мусор не способен сам себя утилизировать. Известно о нескольких идеях, которые помогли бы избавиться от него:

• Использовать лазер, чтобы сжечь обломки.
• Оборачивать фрагменты в воздушные шары. Так они переместятся в плотные слои атмосферы и сгорят.
• Запускать орбитальные мусоровозы. Специальные аппараты соберут обломки и переработают их.

Способ утилизации, которые уже был опробован на практике, – захват мусора сверхпрочной сетью и отправка в плотные атмосферные слои.  В 2019 году аппарат из Великобритании смог таким образом уничтожить крупный фрагмент.