Человечество будущего столкнется с килограммами космического мусора. Как этого избежать?

Что такое космический мусор?

Космический мусор — это все находящиеся в космосе искусственные объекты (и их фрагменты), которые неисправны, не функционируют, не смогут служить никаким полезным целям и при этом представляют опасность для функционирующих космических аппаратов, особенно пилотируемых.

Под это определение попадают обломки и целые части отработанных спутников, последние ступени ракет-носителей, а также потерянные предметы и другой мусор, который каким-то образом не сошел с орбиты и не сгорел в атмосфере Земли.

В некоторых случаях крупные или содержащие на борту опасные (ядерные, токсичные и т. п.) материалы, объекты космического мусора могут представлять прямую опасность и для Земли — при их неконтролируемом сходе с орбиты, неполном сгорании при прохождении плотных слоев атмосферы планеты и выпадении обломков на населенные пункты, промышленные объекты, транспортные коммуникации и так далее.

Когда появилась эта проблема?

Проблема засорения околоземного космического пространства «космическим мусором» как чисто теоретическая возникла по существу сразу после запусков первых искусственных спутников Земли в конце 50-х годов.

Официальный статус на международном уровне она получила после доклада генерального секретаря ООН под названием «Воздействие космической деятельности на окружающую среду» 10 декабря 1993 года, где особо отмечено, что проблема имеет международный, глобальный характер: нет засорения национального околоземного космического пространства, есть засорение космического пространства Земли, одинаково негативно влияющее на все страны.

Существует так называемый каскадный эффект, который в среднесрочной перспективе может возникнуть от взаимного столкновения объектов и частиц «космического мусора».

При экстраполяции существующих условий засорения низких околоземных орбит (НОО) даже с учетом мер по снижению в будущем числа орбитальных взрывов (42% всего космического мусора) и других мероприятий по уменьшению техногенного засорения этот эффект может в долгосрочной перспективе привести к катастрофическому росту количества объектов орбитального мусора на НОО и, как следствие, к практической невозможности дальнейшего освоения космоса.

Предполагается, что «после 2055 года процесс саморазмножения остатков космической деятельности человечества станет серьезной проблемой».

Откуда берется мусор?

Орбита Земли замусорена «мертвыми» спутниками, отработанными ступенями ракет и более мелким мусором. Большая часть мелкого мусора образуется, когда спутники взрываются (наиболее частая причина — поломки двигателей), сталкиваются друг с другом или становятся мишенями противоспутниковых ракет.

Первое столкновение в космосе случилось в 1996 году, когда ступень европейской ракеты «Ариан-1» столкнулась с французским спутником Cerise. Спутник пострадал, но выжил и продолжил работать. Более серьезное ДТП произошло в 2009 году, когда спутник связи «Иридиум» столкнулся с военным российским спутником «Космос-2251», на тот момент уже не работающим. Оба спутника разлетелись вдребезги где-то над Сибирью.

Больше всего в космосе намусорили китайцы, которые в 2007 году сбили свой собственный спутник при испытаниях противоспутниковой ракеты, оставив на орбите более 3 000 мелких обломков.

Что делать с космическим мусором?

В 2023 году для уборки на орбите Европейское космическое агентство планирует запустить аппарат e.Deorbit. Как он будет захватывать мусор, пока неизвестно: ученые рассматривают сеть, гарпун или зажим. После захвата аппарат будет уводить мусор с орбиты, чтобы тот сгорел в атмосфере.

Еще один необычный способ предложили представители фирмы Nanoracks. Они планируют собирать космический мусор и превращать его в новые космические станции. Генеральный директор компании Джеффри Манбер особенно заинтересован в использовании отброшенных верхних ступеней ракет-носителей.

Представители компании готовы отправить робота Nanoracks для первых работ уже в мае следующего года. Он полетит в космос по программе SpaceX Rideshare. Во время полета робот будет практиковаться в сверлении металла, аналогичного тому, из которого производят топливные баки ракет.

Какова ситуация с мусором в данный момент?

По расчетам Европейского космического агентства, на низкой околоземной орбите сегодня находится более 29 000 частиц размером 10 см и больше. 

Частиц от 1 до 10 см гораздо больше. Европейские ученые оценивают их количество примерно в 670 000 единиц.

Но кроме таких больших частиц, есть и гораздо меньшие. Частиц размером от 1 мм до 1 см более 17 млн, и все они имеют искусственное происхождение. Такие частицы могут при неудачном столкновении поломать космический аппарат и даже пробить противометеоритную защиту орбитальной станции.