Куды б ні ступала нага чалавека, усюды за сабой мы пакідаем след… след са смецця. На жаль, нават космас апынуўся не выключэннем.

Што галоўнае ў праблеме?

Спадарожнікі, якія лётаюць вакол нашай планеты, маюць хуткасць прыкладна 8 км/с — гэта хуткасць у восем разоў больш хуткасці кулі, выпушчанай з агнястрэльнай зброі. Самая малая пясчынка з такой хуткасцю ў космасе мае дастаткова энергіі, каб прабіць і вывесці з ладу касмічны апарат. На хуткасці 10 км/с ніцік масай у дзесяць грам эквівалентны разрыву супрацьтанкавага снарада. Любы спадарожнік або карабель разарве на кавалкі. Таму праблема барацьбы з касмічным смеццем стаіць вельмі востра.

Кампутарная мадэль размеркавання касмічных аб’ектаў у космасе, як апісвае NASA, 95 % з іх з’яўляюцца смеццем

У фільме «Гравітацыя» як раз паказана сутыкненне касмічнага карабля з смеццем. Таму на МКС ўключана ў праграму абслугоўвання сачэнне за арбітамі касмічнага смецця і ў выпадку магчымай сустрэчы, арбіта МКС змяняецца, для прадухілення сутыкненняў. Ужо ў гэтым годзе было дзесяць аперацый па ўхіленні ад касмічнага смецця.

Кадр з фільма «Гравітацыя»

Зараз, запускаючы ракету, трэба старацца, што б яна ні з чым не сутыкнулася на шляху да арбіт. Для гэтага, перад запускам касмічнага апарата на арбіту, выбіраюць спецыяльныя вокны, каб арбіта апарата не перасеклася з касмічным смеццем. Прычым працягласць гэтых вокнаў связанна толькі з тымі абломкамі, якія нам вядомыя, якія мы «кантралюем», а гэта каля дзесяці тысяч целаў на калязямных арбітах з прыкладна шасцісот тысяч. Астатнія настолькі малыя, што з дапамогай нашай тэхнікі немагчыма вызначыць іх арбіты. Раней пра такое не даводзілася турбавацца.

Карта, якая адлюстроўвае кожны вядомы аб’ект у космасе вакол Зямлі. На карце толькі буйныя аб’екты. Дробных аб’ектаў (ад 1 да 10 см) значна больш (ад 150 000 да 500 000), а ўсяго ёсць больш за мільён кавалачкаў смецця больш 2 мм

Навукоўцы лічаць, што назапашанае смецце можа аднойчы прывесці да вайны на Зямлі. Абломкі на арбіце пагражаюць працы ваенных спадарожнікаў, і даказаць, што сутыкненне адбылося выпадкова, будзе даволі складана. Гэтая праблема стала актуальнай пасля таго, як абломкі кітайскага спадарожніка ў 2013 годзе сапхнулі з арбіты расейскі «Бліц», прызначаны для працы з міжнароднай сістэмай лазернага зандзіравання.

І кожнае такое сутыкненне спараджае новае смецце, што павялічвае верагоднасць новага сутыкнення, а значыць і шанцы на пачатак ланцуговай рэакцыі. У гэтай рэакцыі нават ёсць назва — эфект Кесслера. Падступства гэтага эфекту заключаецца ў «эфекце даміно»: сутыкненне двух буйных аб’ектаў стварае яшчэ больш дробных. І ўжо кожны з гэтых аскепкаў здольны сутыкнуцца з іншым смеццем або касмічным апаратам, што выкліча «ланцуговую рэакцыю» нараджэння ўсё новых абломкаў. Пры вялікім сутыкненні (напрыклад, пры сутыкненні паміж касмічнай станцыяй і спадарожнікам) колькасць аскепкаў, якія ўзніклі лавінападобна, можа зрабіць калязямную прастору цалкам непрыдатным для палётаў!

Як узнікаюць гэтыя абломкі?

Запускі касмічных апаратаў, ад якіх адлучаюцца шматлікія фрагменты, спадарожныя яго запуску: балты, вечка, апошняя ступень ракетаносьбіту. Час ад часу адпрацаваныя ракеты выбухаюць або сутыкаюцца паміж сабой, спараджаючы мноства маленькіх фрагментаў.

Амаль трэць усяго касмічнага смецця з’явілася дзякуючы двум падзеям. Першае, па віне Кітая, які праводзіў выпрабаванні ракеты і наўмысна збіў свой спадарожнік, спарадзіўшы тры тысячы абломкаў.

Другое падзея адбылася ў 2009 годзе, калі сутыкнуліся спадарожнікі Iridium 33 і Космас-2251. У выніку чаго ўтварылася воблака аскепкаў з дзвюх тысяч абломкаў, якое ў канчатковым выніку прывяло да пагрозы сутыкнення з МКС. Толькі дзякуючы грузавому караблю ЕКА Georges Lemaître ўдалося змяніць небяспечную траекторыю палёту станцыі і пазбегнуць сутыкнення. Гэтыя аскепкі маглі прынесці вялікую шкоду МКС і прывесці да чалавечых ахвяр.

Аскепкі ад першага арбітальнага сутыкнення спадарожнікаў — Iridium 33 і Космас-2251

Спадарожнікі і касмічнае смецце розных краін

Спосабы рашэння

Варта запускаць касмічныя апараты так, каб як мага менш смецця заставалася на арбіце. Так паступае SpaceX, са сваёй шматразовай ступенню.

Калі касмічны спадарожнік выходзіць з ладу, яго трэба адводзіць з арбіты, на якой працуюць іншыя спадарожнікі. Таму цяпер нават прыдумана паняцце «арбіта пахавання» — гэта вобласць, куды ўсё касмічнае смецце перамяшчаюць, калі ёсць магчымасць, і там ён дажывае свой век. Яна знаходзіцца на 200 кіламетраў вышэй геастацыянарнай арбіты. Паводле ацэнак NASA колькасць адпрацаваўшых спадарожнікаў на ёй перавышае восем тысячаў. Гэта праблема міжнароднага маштабу, яна абмяркоўваецца на сустрэчах прадстаўнікоў касмічных агенцтваў, але пакуль даследаванні космасу будуць працягвацца з дапамогай ракет, бо іншага спосабу няма.

Колькасць смецця пастаянна расце і гэтую праблему трэба вырашаць. Калі смецце не прыбіраць, яно будзе лётаць, пакуль не сутыкнецца з чым-небудзь ці не згарыць у атмасферы. Але, гэта адбудзецца не хутка — праз тысячу гадоў, а можа і праз сто тысяч гадоў.

Колькасць смецця ў космасе істотна вырасла за апошнія дзесяцігоддзі. Працэс забруджвання калязямной арбіты апошнія шэсцьдзесят гадоў можна назіраць на відэа.

Вырашаць праблему трэба ў некалькі этапаў. Для пачатку варта стварыць больш адчувальныя тэлескопы, якія дазволяць назіраць гэтыя касмічныя целы. Наступным этапам будзе ўзмацненне абароны спадарожнікаў і касмічных станцый ад удараў, і павелічэнне іх манеўранасці. Таксама трэба падумаць аб тым, каб касмічнага смецця не было зусім.

Для уборкі касмічнага смецця прапануецца маса спосабаў: сеткі і гарпуны, касмічныя паветраныя шары, буксіры, перасылкамі з Зямлі лазерамі, касмічныя смеццявозы. Але мы не будзем казаць пра іх, таму што яны альбо малаэфектыўныя, альбо вельмі затратныя.

А вось новы праект навукоўцаў з японскага даследчага інстытута Riken досыць перспектыўны. Яны мяркуюць выкарыстоўваць магутны лазер для таго, каб збіваць смецце з арбіты.

Першым крокам да рэалізацыі гэтай ідэі стане спроба ўстаноўкі на МКС дваццацісантыметровага тэлескопа і сто валаконнага лазера. Прамень лазера павінен змяніць траекторыю палёту абломка, пасля чаго ён увойдзе ў атмасферу Зямлі і згарыць у ёй. Навукоўцы сцвярджаюць, што дакладнасць такой сістэмы будзе вельмі высокай, што дазволіць збіваць аб’екты памерам усяго ў адзін квадратны сантыметр!

Калі эксперымент японцаў ўдасца, на МКС будзе ўсталяваная поўнапамерная лазерная ўстаноўка для знішчэння касмічнага смецця. Яе памеры будуць больш эксперыментальнай: тэлескоп будзе ўжо дыяметрам тры метры, а лазер будзе складацца з дзесяці тысяч валокнаў. З такой лазернай гарматы можна будзе збіваць смецце на адлегласці да ста кіламетраў ад МКС.

У будучыні, магчымы вывад на арбіту асобнага касмічнага апарата, мэтай якога будзе ўборка касмічнага смецця вакол Зямлі.

Якую небяспеку для Зямлі нясе касмічнае смецце?

Калі вы лічыце, што касмічнае смецце нясе небяспеку толькі спадарожнікам і касмічным караблям, то гэта не так. Невялікія аб’екты касмічнага смецця трапляюць у шчыльныя слаі атмасферы практычна штодня, а больш буйныя некалькі раз у месяц. Самыя вялікія аб’екты, якія знаходзяцца на нізкіх калязямных арбітах, паступова запавольваюцца і праз нейкі час уваходзяць у атмасферу. Па дадзеных NASA, амаль штогод некаторыя фрагменты спадарожнікаў і ракет дасягаюць Зямлі.

Адна з прыступак касмічнай ракеты, што ўпала ў сельскай мясцовасці ЗША ў 1990 годзе

Асколак ракеты Falcon 9 якая выбухнула знойдзены ў берагоў Вялікабрытаніі

Акрамя смецця, які пакінуў тут чалавек, існуе дастаткова шмат дробных цел наогул у Сонечнай сістэме. Калі ў начным небе згарае «падаючая зорка», вы якраз-такі і бачыце гэтыя дробныя цела. Калі касмічнае цела яшчэ больш, то адбываецца тое, што адбылося ў Чэлябінску ў 2013 годзе ці ў 1908 годзе у Тунгускай тайзе — гэта катастрафічныя з’явы. А калі цела яшчэ больш, то можна ўспомніць выміранне дыназаўраў шэсцьдзесят пяць мільёнаў гадоў таму. Але могуць быць і яшчэ больш фатальныя наступствы, калі руйнуецца ўся кара планеты, як гэта відаць адбылося на Венеры — там уся планета складаецца з суцэльнага лававага поля. А можа быць і яшчэ страшней, бо ў нас у Сонечнай сістэме паміж планетамі Марса і Юпітэра існуе пояс астэроідаў, якія, хутчэй за ўсё, з’яўляюцца абломкамі разбуранай астэроідам планеты.

Венера

Небяспека гэтая вельмі сур’ёзная і цяпер яе вывучэнню надаецца вялікая ўвага на самых высокіх узроўнях міжнароднага супрацоўніцтва. У прыватнасці, у ААН ёсць спецыяльная камісія, якая гэтым займаецца. У Расеі існуе група па даследаванні касмічных рызык у РАН.

Астранамічная дакладнасць высокая: мы можам зазірнуць вельмі далёка, вымераць адлегласць да планет, іх масу, але гэтай дакладнасці для вырашэння гэтай праблемы не хапае.

Цяпер прыкладаюцца вялікія намаганні па ачыстцы засмечаннага чалавецтвам космасу. Будзем спадзявацца, што ў бліжэйшы час стане там значна чысцей. Спадзяемся, што калі людзі скончаць з ачысткай космасу, яны накіруюць свае намаганні на ўборку і смецця на Зямлі. А пакуль смецце не прыбралі, можна паглядзець онлайн візуалізацыю кручэння 150 тысяч аб’ектаў вакол Зямлі.