Куди б не ступала нога людини, усюди за собою ми залишаємо слід, слід зі сміття. На жаль, навіть космос виявився не винятком.

У чому полягає проблема?

Супутники, які літають навколо нашої планети, мають швидкість приблизно 8 км/с — це у вісім разів більше за швидкість кулі, випущеної з вогнепальної зброї. Найменша піщинка з такою швидкістю в космосі має досить енергії, щоб пробити й вивести з ладу космічний апарат. На швидкості 10 км/с гвинтик масою в десять грамів еквівалентний вибухові протитанкового гарматня (набою). Будь-який супутник або корабель пошматує. Тому проблема боротьби з космічним сміттям стоїть дуже гостро.

Комп’ютерна модель розподілу об’єктів у космосі, згідно з описом NASA, 95 % із них є сміттям

У фільмі «Гравітація» якраз показано зіткнення космічного корабля зі сміттям. Тому на МКС стеження за орбітами космічного сміття є складовою програми обслуговування й у разі можливої зустрічі орбіта МКС змінюється для запобігання зіткнень. Уже в цьому році було десять операцій з ухилення від космічного сміття.

Кадр з фільму «Гравітація»

Зараз, запускаючи ракету, потрібно намагатися не допустити її зіткнення з чимось на шляху до орбіти. Для цього перед запуском космічного апарату вибирають спеціальні вікна для того, щоб його орбіта не перетнулася з космічним сміттям. При цьому тривалість цих вікон пов’язано тільки з тими уламками, про які нам відомо, які ми «контролюємо», а це близько десяти тисяч тіл на навколоземних орбітах зі приблизно шестисот тисяч. Решта настільки малі, що за допомогою нашої техніки неможливо визначити їхні орбіти. Раніше про таке не доводилося турбуватися.

Мапа, що відображає кожен відомий об’єкт у космосі навколо Землі. На ній лише великі об’єкти. Дрібних (від 1 до 10 см) набагато більше (від 150 000 до 500 000), а всього є понад мільйон шматочків сміття, які більші за 2 мм

Учені вважають, що накопичене сміття може колись призвести до війни на Землі. Уламки на орбіті загрожують роботі військових супутників і довести, що зіткнення сталося випадково, буде досить складно. Ця проблема стала актуальною після того, як уламки китайського супутника в 2013 році зіштовхнули з орбіти російський «Бліц», призначений для роботи з міжнародною системою лазерного зондування.

І кожне таке зіткнення породжує нове сміття, що збільшує ймовірність нового, а, отже шанси на початок ланцюгової реакції. У цієї реакції навіть є назва — ефект Кесслера. Підступність його полягає в «ефекті доміно»: зіткнення двох великих об’єктів створює ще більше дрібних. І вже кожен з цих осколків здатний зіткнутися з іншим сміттям або космічним апаратом, що викличе «ланцюгову реакцію» народження все нових уламків. При великому зіткненні (наприклад, між космічною станцією та супутником) кількість осколків, що виникли лавиноподібно, може зробити навколоземний простір абсолютно непридатним для польотів!

Як виникають ці уламки?

Запуски космічних апаратів, від яких відокремлюються численні фрагменти, які використовуються під час запуску: гвинти, кришки, останній ступінь ракети-носія. Час від часу відпрацьовані ракети вибухають або стикаються одна з одною, породжуючи безліч крихітних фрагментів.

Майже третина всього космічного сміття з’явилася завдяки двом подіям. Перша — через Китай, який проводив випробування ракети й навмисно збив свій супутник, породивши три тисячі уламків.

Друга подія сталася в 2009 році, коли зіткнулися супутники Iridium 33 та Космос-2251. В результаті цього утворилася хмара зі двох тисяч уламків, яка в кінцевому підсумку призвело до загрози зіткнення з МКС. Тільки завдяки вантажному кораблеві ЄКА Georges Lemaître вдалося змінити небезпечну траєкторію польоту станції й уникнути зіткнення. Ці осколки могли нанести величезну шкоду МКС і призвести до людських жертв.

Осколки від першого орбітального зіткнення супутників — Iridium 33 і Космос-2251

Супутники і космічне сміття різних країн

Способи вирішення

Слід запускати космічні апарати так, щоб якомога менше сміття залишалося на орбіті. Так чинить SpaceX зі своїм багаторазовим ступенем.

Коли космічний супутник виходить із ладу, його потрібно відводити з орбіти, на якій працюють інші. Тому зараз навіть придумано поняття «орбіта поховання» — область, куди все космічне сміття переміщують, якщо є можливість, і там воно доживає свої часи. Вона знаходиться на 200 кілометрів вище геостаціонарної орбіти. За оцінками NASA кількість відпрацьованих супутників на ній перевищує вісім тисяч. Ця проблема — міжнародного масштабу, вона обговорюється на зустрічах представників космічних агентств, але поки дослідження космосу триватимуть із допомогою ракет, бо іншого способу немає.

Кількість сміття постійно зростає й цю проблему потрібно вирішувати. Якщо його не прибирати, воно буде літати, поки не зіткнеться з чимось або не згорить в атмосфері. Але це відбудеться нескоро — через тисячу років, а, може, й через сто тисяч років.

Процес забруднення навколоземної орбіти останні шістдесят років:

Вирішувати проблему потрібно в декілька етапів. Насамперед, слід створити більш чутливі телескопи, які дозволять спостерігати ці космічні тіла. Наступним етапом буде посилення захисту супутників і космічних станцій від ударів та збільшення їхньої маневреності. Також потрібно подумати про те, щоб космічного сміття не було зовсім.

Для його прибирання пропонується безліч способів: сітки й гарпуни, космічні повітряні кулі, буксири, перенаправлення з Землі лазерами, космічні сміттєвози. Але ми не будемо говорити про них, тому що вони або малоефективні, або дуже витратні.

А ось новий проект учених із японського дослідницького інституту Riken досить перспективний. Вони пропонують використовувати потужний лазер для того, щоби збивати сміття з орбіти.

Першим кроком до втілення цієї ідеї стане спроба установки на МКС двадцятисантиметрового телескопа й волоконного лазера. Його промінь повинен змінити траєкторію польоту уламка, після чого він увійде в атмосферу Землі та згорить у ній. Вчені стверджують, що точність такої системи буде дуже високою й дозволить збивати об’єкти розміром усього в один квадратний сантиметр!

Якщо експеримент японців удасться, на МКС буде встановлено повнорозмірну лазерну установку для знищення космічного сміття. Її розміри будуть більшими за експериментальну: телескоп буде вже діаметром три метри, а лазер буде складатися з десяти тисяч волокон. З такої лазерної гармати можна буде збивати сміття на відстані до ста кілометрів від МКС.

У майбутньому можливий вивід на орбіту окремого космічного апарату, метою якого буде прибирання космічного сміття навколо Землі.

Яку небезпеку для Землі несе космічне сміття?

Якщо ви вважаєте, що воно небезпечне лише для супутників і космічних кораблів, то це не так. Невеликі об’єкти космічного сміття потрапляють у щільні шари атмосфери практично щодня, а більші — декілька разів на місяць. Найбільші об’єкти, що знаходяться на низьких навколоземних орбітах, поступово сповільнюються та за деякий час заходять в атмосферу. За даними NASA, майже щорічно деякі фрагменти супутників і ракет досягають Землі.

Один зі ступенів космічної ракети, що впала в сільській місцевості США в 1990-му році

Уламок ракети Falcon 9, що вибухнула, знайдений біля берегів Великобританії

Окрім сміття, яке залишила людина, існує досить багато дрібних тіл у самій Сонячній системі. Коли в нічному небі згоряє «падаюча зірка», ви якраз-таки й бачите ці дрібні тіла. Якщо воно ще більше, то відбувається те, що сталося в Челябінську в 2013 році або в Тунгуській тайзі 1908-го року — це катастрофічні явища. А якщо тіла ще більші, то можна згадати вимирання динозаврів шістдесят п’ять мільйонів років тому. Але можуть бути ще більш фатальні наслідки, коли руйнується вся кора, як це, мабуть, сталося на Венері — там уся планета складається з суцільного лавового поля. А може бути ще страшніше, адже в нашій Сонячній системі між планетами Марс і Юпітер існує пояс астероїдів, які, швидше за все, є уламками зруйнованої астероїдом планети. А нещодавно вперше в історії від падіння метеорита загинула людина.

Венера

Небезпека ця дуже серйозна, зараз її вивченню держава приділяє величезну увагу на найвищих рівнях міжнародного співробітництва. Зокрема, в ООН є спеціальна комісія, яка цим займається. У Росії існує група з дослідження космічних ризиків в РАН.

Астрономічна точність висока: ми можемо зазирнути дуже далеко, виміряти відстань до планет, їхню масу, але для вирішення даної проблеми її не вистачає.

Зараз докладаються великі зусилля з очищення засміченого людством космосу. Будемо сподіватися, що найближчим часом стане там набагато чистіше. Маємо надію, що, коли люди закінчать з очищенням космосу, вони спрямують свої зусилля й на прибирання сміття на Землі. А поки його не прибрали, можна переглянути онлайн візуалізацію обертання 150 тисяч об’єктів навколо Землі.