Старые детали ракет и выведенные из эксплуатации спутники вращаются на низкой околоземной орбите, где они рискуют столкнуться с постоянно растущими созвездиями современных запускаемых спутников.
За последние 21 месяц на орбите осталось 26 опасных корпусов ракет. Фотография: Лю Госин/Getty ImagesСохранить эту историю Сохранить эту историю
В новом списке 50 наиболее тревожных фрагментов космического мусора на низкой околоземной орбите преобладают реликвии возрастом более четверти века, в основном это вышедшие из строя ракеты, оставленные мчаться в космосе по завершении своих миссий.
«Основную часть проблемы по-прежнему составляют объекты, оставшиеся до 2000 года», — заявил Даррен Макнайт, ведущий автор доклада, представленного в пятницу на Международном астронавтическом конгрессе в Сиднее. «Семьдесят шесть процентов объектов из списка 50 самых опасных были обнаружены в прошлом веке, а 88 процентов из них — корпуса ракет. Это важно отметить, особенно учитывая некоторые тревожные тенденции, наблюдаемые сейчас».
50 объектов, идентифицированных Макнайтом и его соавторами, с наибольшей вероятностью могут способствовать образованию большего количества космического мусора на низкой околоземной орбите (НОО) в результате столкновений с другими фрагментами космического мусора. Эти объекты вращаются вокруг Земли со скоростью почти 8 километров в секунду, пролетая в интенсивно используемой части НОО на высоте от 700 до 1000 километров (от 435 до 621 мили) над Землей.
Столкновение даже с объектом среднего размера на орбитальной скорости приведет к образованию бесчисленного количества обломков, что потенциально может спровоцировать каскадную серию дополнительных столкновений, засоряющих НОО все большим количеством космического мусора. Этот сценарий называется синдромом Кесслера.
Макнайт, старший технический сотрудник компании LeoLabs, занимающейся орбитальной разведкой, дал интервью Ars перед публикацией статьи. В статье аналитики рассмотрели близость объектов к другим космическим объектам, их высоту и массу. Более крупные объекты мусора на больших высотах представляют более высокий долгосрочный риск, поскольку могут создавать больше мусора, который останется на орбите на столетия или дольше.
Лидерами списка являются Россия и Советский Союз с 34 объектами, вошедшими в Топ-50 Макнайта. За ними следуют Китай с 10 объектами, США с тремя, Европа с двумя и Япония с одним. Российские ракеты SL-16 и SL-8 — самые злостные нарушители, в совокупности заняв 30 мест в Топ-50. Вот Топ-10:
- Российская ракета СЛ-16, запущенная в 2004 году.
- Европейский спутник Envisat был запущен в 2002 году.
- Японская ракета H-II, запущенная в 1996 году.
- Китайская ракета CZ-2C, запущенная в 2013 году
- Советская ракета СЛ-8, запущенная в 1985 году.
- Советская ракета СЛ-16, запущенная в 1988 году.
- Российский спутник «Космос-2237» был запущен в 1993 году.
- Российский спутник «Космос-2334» был запущен в 1996 году.
- Советская ракета СЛ-16, запущенная в 1988 году.
- Китайская ракета CZ-2D, запущенная в 2019 году
Опубликованный в пятницу список представляет собой обновлённую версию статьи, написанной Макнайтом в 2020 году. В этом году список идёт ещё дальше, анализируя общее влияние на риск загрязнения космическим мусором удаления некоторых или всех наиболее опасных объектов. По словам Макнайта, если бы были отправлены миссии для поиска всех 50 объектов, общий потенциал образования мусора на низкой околоземной орбите снизился бы на 50%. Если бы были удалены только 10 наиболее опасных объектов, риск снизился бы на 30%.
Тревожная тенденция
«Плохая новость заключается в том, что с 1 января 2024 года на низкой околоземной орбите было брошено 26 корпусов ракет, которые останутся на орбите более 25 лет», — рассказал Макнайт Ars.
25-летний дискриминатор важен, поскольку именно этот ориентир был принят Межагентским координационным комитетом по космическому мусору – международной группой, в которую входят представители всех крупнейших космических держав: США, Китая, России, Европы, Индии и Японии. Если космический мусор останется на достаточно низкой орбите, аэродинамическое сопротивление затянет его обратно в атмосферу менее чем за 25 лет.
Власти США и Европы придерживаются политики, обязывающей компании-запускники размещать отработанные верхние ступени на высотах, достаточно низких для естественного входа в атмосферу в течение 25 лет, или полностью сводить ракеты с орбиты. Например, SpaceX регулярно сводит с орбиты верхние ступени своей ракеты Falcon 9, обычно возвращая их в атмосферу над безлюдной частью океана. Эта политика не распространяется на миссии по выводу спутников на высоты выше низкой околоземной орбиты.
Китай, с другой стороны, часто оставляет разгонные ступени на орбите. За последние 21 месяц Китай запустил 21 из 26 новых опасных корпусов ракет, каждый из которых весил в среднем более 4 тонн (8800 фунтов). Ещё два запуска были произведены американскими пусковыми установками, одна — российскими, одна — индийскими и одна — иранскими.
Эта тенденция, вероятно, сохранится по мере того, как Китай активизирует развёртывание двух мегагруппировок — «Гован» и «Тысяча парусов» — с тысячами спутников связи на низкой околоземной орбите. Запуски этих группировок начались в прошлом году. Спутники «Гован» и «Тысяча парусов» относительно небольшие и, вероятно, способны уклоняться от космического мусора, хотя Китай не раскрывает их точные характеристики.
Однако большинство ракет, используемых для запусков спутников Guowang и Thousand Sails, оставляли свои разгонные ступени на орбите. Макнайт заявил, что девять разгонных ступеней, от которых Китай отказался после запуска спутников Guowang и Thousand Sails, останутся на орбите более 25 лет, что является нарушением международных норм.
Для полного заполнения двух крупнейших мегасозвездий Китая потребуются сотни ракет. Перспектива появления такого количества нового космического мусора вызывает тревогу, заявил Макнайт.
«В ближайшие несколько лет, если они продолжат развивать эту тенденцию, они оставят после 25-летнего срока более 100 корпусов ракет, если продолжат развёртывать эти группировки», — сказал он. «Так что тенденция нехорошая».
Существуют технические и практические причины не спускать с орбиты разгонный блок после завершения миссии. Некоторые старые модели китайских ракет просто не имеют возможности повторного запуска двигателей в космосе, что приводит к тому, что ракета после выведения полезной нагрузки остаётся без движения. Даже если ракета летит с перезапускаемым двигателем разгонного блока, пусковая компания должна резервировать достаточно топлива для спуска с орбиты. Это снижает грузоподъёмность ракеты, а значит, ей приходится нести меньше спутников.
«Мы знаем, что у китайцев есть возможность не покидать корпусы ракет», — сказал Макнайт. Одним из примеров является ракета «Чанчжэн-5», которая трижды запускалась с группами спутников «Гован». В этих миссиях «Чанчжэн-5» использовала разгонный блок YZ-2 — высокопрочный маневренный аппарат, который самостоятельно сходит с орбиты по завершении миссии. С запусками с использованием других типов ракет дела обстоят не так хорошо.
«Остальные всегда оставляют корпус ракеты, — сказал Макнайт. — Поэтому у них есть возможность применять экологичные методы, но в среднем они этого не делают».
Японская верхняя ступень H-IIA, сфотографированная космическим аппаратом ADRAS-J компании Astroscale в прошлом году. Предоставлено Astroscale.По словам Макнайта, с 2000 года Китай накопил на долгоживущих орбитах больше неиспользуемой ракетной массы, чем весь остальной мир вместе взятый. «Но сейчас мы находимся на этапе, когда этот процесс даже ускоряется в последние два года, по мере развёртывания этих созвездий».
Китай отдаёт приоритет спутниковым группировкам «Гован» и «Тысяча парусов». Эти сети, вероятно, аналогичны спутниковой группировке широкополосной связи Starlink компании SpaceX, хотя есть некоторые свидетельства того, что программа «Гован», в частности, имеет военное предназначение.
«Стремясь к быстрому движению, они увеличивают риск долгосрочного столкновения», — сказал Макнайт.
Заместитель главы Китайского национального космического агентства Бянь Чжиган выступил в понедельник на Международном астронавтическом конгрессе. Ему был задан вопрос о приверженности Китая принципам надлежащего управления космической средой. Бянь признал наличие «очень серьёзной проблемы» в этой области, «особенно в отношении мегасозвездий». Он не упомянул о проблеме Китая с оставлением ракет на орбите.
Бянь заявил, что Китай «в настоящее время изучает» способы удаления космического мусора с орбиты. Одна из миссий, в рамках которой, по заявлению Китая, испытываются методы борьбы с космическим мусором, включала стыковку с несколькими космическими аппаратами на орбите, однако официальные лица США рассматривают это как военную угрозу. Те же базовые технологии, необходимые для очистки космического мусора — системы сближения и стыковки, роботизированные манипуляторы и бортовая автоматика — могут быть использованы для захвата спутника противника.
Положительная сторона
Макнайт и его соавторы (из США, Великобритании, Италии, Японии и России) приложили дополнительные усилия, чтобы оценить, как изменится угроза космического мусора, если некоторые из наиболее опасных объектов будут исключены из списка. Он назвал результаты многообещающими.
«Если убрать 10 объектов, количество мусора сократится на 30%, — сказал Макнайт. — Это измеримое изменение. Думаю, именно этого раньше не хватало при обосновании необходимости активного удаления мусора».
Активное удаление космического мусора — задача не из лёгких. Хотя, как показали несколько миссий, это технически осуществимо, возникает вопрос, кто за это заплатит. Существует ли жизнеспособный рынок услуг по очистке космического мусора? Европейское космическое агентство и Японское космическое агентство вложили небольшие средства в инициативы по удалению космического мусора. Один из этих проектов, возглавляемый японской компанией Astroscale, успешно продемонстрировал свою эффективность в прошлом году, подготовив почву для будущей попытки стыковки с вышедшей из строя японской ракетой и её возвращения в атмосферу.
Компания Astroscale была основана в 2013 году с целью очистки низкой околоземной орбиты от космического мусора. Осознавая ограниченность рынка для этих миссий, компания переориентировалась на разработку технологий обслуживания и дозаправки спутников.
«Мы можем оказать ощутимое влияние на потенциал генерации мусора и вероятность возникновения синдрома Кесслера, удалив 10–20 объектов», — сказал Макнайт. «Плохая новость заключается в том, что за последние два года мы добавили всего 26 новых объектов».
Источник: www.wired.com
