Космический мусор

Ср, 08/27/2014 - 20:27

Небольшой обломок искусственного происхождения, снятый с борта корабля (фото NASA)

Синие точки — 3100 космических аппаратов, вращающихся вокруг Земли. Две трети из них — бездействующие. Желтые точки — старый мусор: примерно 7 тысяч объектов, начиная с потерянных астронавтами болтов и гаечных ключей и вплоть до больших обломков топливных баков ракет. Красные точки — обломки китайского спутника, уничтоженного 11 января 2007г. Их — порядка 1 тысячи

Обломки китайского спутника через 5 минут после столкновения, через 1 час, 1 день и 1 месяц соответственно (иллюстрация New York Times)

-

Давайте вспомним испытание противоспутникового оружия, проведенное 11 января 2007 года Китаем. Почему оно вызвало беспокойство у специалистов космической отрасли? Ведь с 1968-го по 1986-й США и СССР провели свыше 20 таких же испытаний! И с того времени уже было проведено несколько подобных испытаний?! Дело вовсе не в международной безопасности. Или не только в ней.

Китайская противоспутниковая ракета настигла и разрушила старый китайский же метеорологический спутник, находившийся на орбите высотой около 850 километров. Логичные рассуждения о нераспространении гонки вооружений на космос и «Звездных войнах, часть -дцатая» оставим политикам. Или военным. В данном случае нас сейчас интересуют совсем другие последствия этого испытания.

Как пишется в научных изданиях, столкновение породило порядка 1 тысячи обломков, которые, получив импульс в самых неожиданных направлениях, в течение всего нескольких дней расползлись по всей бывшей орбите спутника и за ее пределы. В частности, по высоте орбиты обломков уже варьируются от 160 до 3200 километров.
Но одна тысяча кусочков металла и пластика — много это или мало?

С начала космической эры человечество породило 10 тысяч объектов на околоземных орбитах, занесенных в каталог и отслеживаемых радарами. Объектов, поперечник которых превышает (всего-навсего) 10 сантиметров, включая: действующие спутники, множество аппаратов, выведенных из эксплуатации или сломавшихся, верхние ступени ракет-носителей и массу обломков, возникших в результате взаимных столкновений рукотворных объектов, в том числе — обломков старых спутников, сбитых двумя сверхдержавами в ходе испытаний своего противоспутникового оружия в эпоху холодной войны.
Это юбилейное число с четырьмя нулями было достигнуто в начале 2007 года. За полвека стартов в космос. Китайцы увеличили эту кучу мусора (а преимущественно это и есть хлам) сразу на 10%!

Ладно, больше — меньше… Какая разница? Оказывается, специалисты давно говорят об опасности начала цепной реакции деления обломков в космосе, при которой их число начнет возрастать не только произвольно (что происходит давно), но еще и по экспоненте. И хотя большинство этих обломков — мелкие, вероятность их столкновения с действующими спутниками резко возрастет.

Разумеется, старые обломки сталкиваются и дробятся много десятилетий. Но до сих пор число случаев, когда такие куски заметно повредили действующий спутник или корабль, можно сосчитать по пальцам рук.

Так, в 2000 году на челноке «Endeavor» нашли след от микрометеорита. Затем пострадал «Atlantis». Это было осенью 2006-го. И хотя нельзя исключить естественное происхождение ударявших в шаттлы микроскопических объектов, по крайней мере, в одном случае в выбоине обнаружили следы краски от какого-то спутника.

Наконец, история знает пример уничтожения действующего спутника случайным ударом обломка от взорвавшейся ранее ракеты-носителя, а также примеры внезапных отказов спутников, предположительно, из-за ударов орбитального мусора. Потеря сразу нескольких спутников РФ в 2010 году объясняется, скорее всего, именно такими причинами.
Не зря маневр уклонения для МКС давно стал обыденностью (правда, после китайского взрыва он все же не потребовался). Такие коррекции орбиты, предотвращающие встречу с другим рукотворным объектом, бывают не очень часто, но вполне регулярно. А представьте, насколько мала станция по сравнению с околоземными просторами!

Да, фатального каскада столкновений после 11 января 2007 не случилось. В смысле, столкновения обломков были, но резкого роста соударений во всем околоземном пространстве не произошло. Тем временем американцы официально занесли в каталог 647 частей уничтоженного метеоспутника, отслеживая сейчас еще несколько сотен. При этом эксперты вычислили, что число фрагментов китайского спутника и сбившей его противоракеты — таких, что не превышают 10 сантиметров, вплоть до мельчайших крошек — превысило миллион. Это уже серьезнее.

Эксперты говорят, что китайское испытание значительно приблизило момент, когда среди летающих вокруг планеты обломков начнется цепная реакция. И тогда с нашей планетой может случиться то, что называют синдромом Кесслера (Kessler Syndrome) — это прекращение космических полетов вследствие неизбежного столкновения любого стартовавшего объекта с обломками на орбите.

Синдром назван по имени специалиста NASA (ныне — частного консультанта) Дональда Кесслера (Donald J. Kessler), который и предложил этот печальный сценарий в 1991 году.
Ключевой момент в сценарии: обломки опасны не сами по себе. Тут важен эффект домино, после внезапного начала которого вы уже не можете ничего поделать — их число начинает стремительно расти. А ведь даже с сегодняшними обломками делать нам, по большому счету, нечего. Ни один из предложенных за последние годы способов очистки орбит не выдерживает критики либо по части техники, либо — финансов.
Максимум, на что мы способны, — развивать разные экономичные способы увода отслуживших свой срок спутников на низкие орбиты, где они постепенно тормозились бы атмосферой. К примеру, заранее встраивать во все новые спутники «привязь терминатора» (см. НиТ №2 за 2009 г.), или просто оставлять на увод больше топлива в двигателях коррекции орбиты.

Но можно ли сказать, когда точно наступит синдром Кесслера? Еще в 1995 году американская Национальная академия наук (National Academy of Science) предупредила общество, что на отдельных орбитах уже достигнута критическая плотность обломков, за которой может начаться цепная реакция быстро множащихся столкновений. Тогда число объектов более 10 сантиметров в поперечнике в околоземном пространстве составляло 8 тысяч.
Через год взрыв ступени одной из американских ракет-носителей добавил к ним сразу 713 обнаружимых фрагмента. Это рекорд, который не был побит до января 2007 г. с его противоспутниковым скандалом.

Ах, какая ирония! В апреле 2007 года Пекин принимал у себя ежегодное собрание международного координационного комитета космических агентств по проблеме космического мусора (Inter-Agency Space Debris Coordination Committee). Мистер Кесслер улыбнулся по этому поводу: «Китайские чиновники на данной встрече испытывали некоторую неловкость».

Относительно же реализации своего давнего прогноза Кесслер заявил, что худший сценарий (то есть полное прекращение запусков) — это, конечно, преувеличение. Однако, чтобы противостоять обломкам, проектировщики новых аппаратов должны оснащать спутники и корабли все большими и большими защитами от микрометеоритов, что приводит к росту массы космических машин, а значит — к повышению их цены и стоимости запуска.
«Это означает, — поясняет ученый, — что рано или поздно, при сохранении нынешней тенденции, затраты перевесят выгоды. Возможно, это случится через столетие».

Итак, пусть китайский эксперимент не стал тем последним камушком, за которым следует лавина. Но он приблизил роковую дату. Причем сложно предсказать — насколько. Эксперты говорят, что каскад столкновений между обломками может начаться как через десятилетия, так и завтра.

Другие материалы рубрики


  • В своей ранней молодости Марс, похоже, подвергся удару, навсегда изменившему облик планеты. Объект размером с Плутон врезался в планету с севера, разделив ее на две половины — низкий север и высокий юг. Крупнейший кратер Солнечной системы сохранился до наших дней.



  • Варварские наклонности некоторых звезд иногда возмущают. Пока одни отнимают вещество у ближайших тел, другие поступают еще более нагло и жестоко. Они скидывают со звезд газопылевые диски, которые могли бы дать начало новой планетной системе, а то и новым формам жизни. Но не со всех, а лишь с тех, кто решается переступить опасную черту.



  • ...И тут внимание исследователей привлекла давняя и очень любопытная гипотеза космических струн. Постичь ее трудно, представить наглядно просто невозможно: струны можно только описать сложными математическими формулами. Эти загадочные одномерные образования не излучают света и обладают огромной плотностью — один метр такой "ниточки" весит больше Солнца. А если их масса так велика, то и гравитационное поле, пусть даже растянутое в линию, должно значительно отклонять световые лучи. Однако линзы уже сфотографированы, а космические струны и "черные дыры" пока существуют лишь в уравнениях математиков. Из этих уравнений следует, что возникшая сразу после Большого взрыва космическая струна должна быть "замкнута" на границы Вселенной. Но границы эти так далеки, что середина струны их "не чувствует" и ведет себя, как кусок упругой проволоки в свободном полете или как леска в бурном потоке. Струны изгибаются, перехлестываются и рвутся. Оборванные концы струн тут же соединяются, образуя замкнутые куски. И сами струны, и отдельные их фрагменты летят сквозь Вселенную со скоростью, близкой к скорости света.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Итак, знакомимся с действующими лицами драмы. Коричневый карлик 2M1207 спектрального класса M8 (его можно увидеть хорошо вооруженным глазом в созвездии Центавр) и его небольшой компаньон — планета 2M1207b. Последняя уже несколько лет как мучает ученых своими загадками. И вот теперь новейшее исследование позволило предположить: странные особенности данного объекта объясняются тем, что он рожден в результате совсем недавнего столкновения двух планет.



  • ...Уходить от Солнца на еще большее расстояние, по подсчетам швейцарского астрофизика, нет смысла. Потому что в стадии красного гиганта Солнце пробудет всего несколько миллионов лет, а затем станет снова быстро сжиматься, превратится в белого карлика и начнет деградировать как источник энергии. И тогда Земле, чтобы получать достаточное количество тепла и света, понадобится орбита меньшая, чем сейчас у Меркурия. Но при таком приближении к светилу силы притяжения довольно скоро остановят вращение Земли вокруг ее оси. Планета будет повернута к Солнцу всегда одной стороной. Значит, жизнь на Земле быстро погибнет: на ночной стороне — от тьмы и холода, а на освещенной — от жары и губительного для всего живого ультрафиолетового и рентгеновского излучения, идущего от белого карлика.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • Космологи в замешательстве. Обычно предметы, брошенные вверх, замедляются. Планеты притягивают объекты, звезды притягивают планеты. Это нормально. Но почему тогда Вселенная расширяется? Отдельные галактики, разбросанные после Большого взрыва в разные стороны, должны притягиваться друг ко другу — и расширение должно замедляться. Но того не происходит: они разлетаются друг от друга с ускорением. Принято считать, что виновата во всем темная энергия, хотя она темная именно оттого, что о ней никто ничего не знает. Но уже ясно точно, что на предельно больших расстояниях гравитация превратилась в отталкивающую силу, а не в притягивающую.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Прошло без малого сто лет с того момента, как были открыты космические лучи-потоки заряженных частиц, приходящих из глубин Вселенной. С тех пор сделано много открытий, связанных с космическими излучениями, но и загадок остается еще немало. Одна из них, возможно, наиболее интригующая: откуда берутся частицы с энергией более
    1020 эВ, то есть почти миллиард триллионов электрон-вольт, в миллион раз большей, чем будет получена в мощнейшем ускорителе — Большом адронном коллайдере (LHC)? Какие силы и поля разгоняют частицы до таких чудовищных
    энергий?

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • ...Несмотря на то, что идея коллапса кажется простой (при сжатии ядра выделяется энергия гравитационной связи, за счет которой выбрасываются внешние слои вещества), трудно понять процесс в деталях. В конце жизни у звезды с массой более 10 масс Солнца образуется слоеная структура, с глубиной появляются слои все более тяжелых элементов.
    Ядро состоит в основном из железа, а равновесие звезды поддерживается квантовым отталкиванием электронов.
    Но в конце концов масса звезды подавляет электроны, которые вжимаются в атомные ядра, где начинают реагировать с протонами и образовывать нейтроны и электронные нейтрино. В свою очередь, нейтроны и оставшиеся протоны прижимаются друг к другу все сильнее, пока их собственная сила отталкивания не начнет действовать и не остановит коллапс.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Наблюдая и изучая особенности Млечного Пути, астрономы долгое время не могли понять общую структуру и историю нашей Галактики. До 1920 г. ученые не были уверены, что Галактика — отдельный объект, один из миллиардов подобных. К середине 50-х гг. они наконец составили план Галактики, представляющий собой величественный диск из звезд и газа. В 60-х гг. теоретики считали, что наша Галактика сформировалась на раннем этапе космической истории — по новейшим оценкам, около 13 млрд. лет назад — и с той поры не претерпевала существенных изменений.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5


  • Галактика, в которой мы живем, — Млечный Путь — настоящий исполин по галактическим меркам. Среди галактик местной группы лишь Туманность Андромеды может тягаться с нашим домом по количеству звезд, размерам и массе. Однако сферы влияния гигантов давно поделены, и нашу галактику окружают десятки, а может, и сотни галактик-спутников.
    Сейчас известны по крайней мере 23 спутника нашей галактики. Некоторые из них светятся, как миллиарды солнц, и жителям Южного полушария нашей планеты отлично знакомы Магеллановы облака — крупнейшие спутники нашей Галактики, не заметить которые на ночном небе невозможно даже невооруженным глазом.