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


  • ...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


  • ...В начале 70-х годов появилось предложение объединить бозоны и фермионы в единую теорию, что, мягко говоря, среди ученых вызвало недоумение, ведь столь различны по своим свойствам эти две группы частиц. Тем не менее, оно возможно, если обратиться к симметрии, более широкой, нежели симметрия Лоренца — Пуанкаре, лежащая в основе теории относительности. Математическая суперсимметрия соответствует извлечению квадратного корня из симметрии Лоренца — Пуанкаре, физически же она соответствует превращению фермиона в бозон и наоборот. Разумеется, в реальном мире невозможно проделать такую операцию, тем не менее, операцию суперсимметрии можно сформулировать математически и можно построить теории, включающие суперсимметрии...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • В августе 1989 года с космодрома Куру ракетой-носителем Ариана 4 был запущен на орбиту вокруг Земли искусственный спутник HIPPARCOS. Название этого аппарата напоминает имя известного древнегреческого астронома Гиппарха (II в. до н.э.), открывшего явление прецессионного движения оси вращения Земли и предложившего первую фотометрическую шкалу измерения блеска звезд. Отдавая дань уважения Гиппарху, специалисты из Европейского Космического Агентства дали своему спутнику имя, которое они составили из первых букв полного названия научного проекта: HIgh Precision PARarallax COllecting Satellite — «Спутник для получения высокоточных параллаксов». Космический аппарат просуществовал на орбите 37 месяцев, и за это время он провел миллионы измерений звезд. В результате их обработки появились на свет два звездных каталога. Первый из них — HIPPARCOS.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • ...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


  • 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


  • Немного найдется произведений, передающих красоту космических объектов, называемых планетарными туманностями. Освещенные изнутри родительской звездой, расцвеченные флуоресцирующими атомами и ионами на фоне космической черноты, газовые структуры кажутся живыми. Ученые дали им прозвища — Муравей, Морская Звезда, Кошачий Глаз...
    Термин «планетарные туманности» — представляющие собой размытые, похожие на облака объекты, видимые только в телескоп — придумал два столетия назад английский астроном Вильям Гершель (William Herschel), исследователь туманностей. Многие из них имеют округлую форму, которая напомнила ученому зеленоватый диск планеты Уран, им же и открытой. К тому же он полагал, что округлые туманности могут быть планетными системами, формирующимися вокруг молодых звезд. Термин прижился, несмотря на то, что действительность оказалась иной: туманности такого типа состоят из газа, сброшенного умирающими звездами. Примерно через 5 млрд. лет Солнце закончит свой космический век изящным выбросом планетарной туманности, что не вполне соответствует теории эволюции звезд — основе, на которой базируется наше понимание космоса. Если звезды рождаются, живут и умирают круглыми, то как же они создают вокруг себя структуры, которые мы видим на фотографиях «Хаббла», подобные Муравью, Морской Звезде или Кошачьему Глазу?

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Впервые астрономы обнаружили планету вне нашей Солнечной системы, которая является потенциально пригодной для жизни, с температурами подобными земным, сопоставимыми с Землей массой и размером и, вероятно, жидкой водой на поверхности. Что приятно, потенциально обитаемый мир находится всего в двух десятках световых лет от нас. Когда-нибудь люди туда смогут добраться.
    О сенсационной находке рассказала 25 апреля 2007 года международная группа из 11 астрономов (из Швейцарии, Португалии и Франции), которая работала в Чили, на одном из телескопов Европейской южной обсерватории (ESO). Ученые нашли сходную с Землей планету у звезды Gliese 581 — красного карлика, расположенного в созвездии Весы.
    Планета, получившая имя Gliese 581c, обладает массой примерно в 5 масс Земли. Ее диаметр оценивается в 1,5 диаметра нашей планеты, так что сила тяжести на ее поверхности составляет приблизительно 1,6 g. Из-за этих параметров астрономы окрестили ее также «Суперземлей» (super-Earth).
    Ученые предполагают, что эта планета — скалистый мир, сходный с Землей по облику. Как возможный вариант — это может быть ледяная планета. Но в обоих случаях на ее поверхности должна быть жидкая вода. Причем, в случае с ледяным миром — она может быть покрыта океаном полностью.



  • Наблюдения на рентгеновской обсерватории «Чандра» показали наличие большого числа маломассивных рентгеновских двойных звезд в эллиптических и линзовидных галактиках, а также в балджах — центральных сферических компонентах — дисковых галактик. Распределение источников по светимостям хорошо описывается двумя компонентами, граница между которыми соответствует светимости порядка (2-3) 1038 эрг/с. Т.к. эта величина примерно соответствует максимальной (т.н. Эддингтоновской) светимости объекта с массой 1.4 Мо, то возможно, что более мощные источники являются аккрецирующими черными дырами, а менее мощные — нейтронными звездами. Т.о. с некоторой долей уверенности можно говорить, что мы видим в галактиках ранних типов — эллиптических и линзовидных — тесные двойные системы как с черными дырами (самые яркие источники), так и с нейтронными звездами (менее яркие).



  • Объект, отснятый близ звезды, сходной с Солнцем, не вписывается в привычные теории формирования планет. Специалистам еще предстоит разобраться с особенностями рождения этого странного мира, а широкая публика просто любуется снимками. Еще бы — не каждый день можно увидеть планету другой звезды, пусть и открыты их сотни.
    Звезда 1RXS J160929.1-210524 расположена примерно в 500 световых лет от нас. Она очень похожа на Солнце. Ее «вес» равен 85% массы нашей родной звезды. Правда, это светило значительно моложе нашего — 210524 возникла порядка пяти миллионов лет назад.
    Новая планета, по расчетам астрономов, обладает массой примерно в восемь масс Юпитера. И она не была бы такой уж уникальной, если б не два обстоятельства. Первое — она «вживую» запечатлена на снимках. А о втором скажем позже.
    Впервые астрономы непосредственно увидели объект планетарной массы на орбите вокруг звезды, такой как Солнце, и если подтвердится, что этот объект действительно гравитационно привязан к звезде, это будет крупным шагом вперед.
    Интригу, впрочем, принесло не яркое достижение наблюдательной астрономии как таковое, а выявленные параметры системы.



  • Юпитер называют планетой загадок. В статье высказывается гипотеза о причинах феномена «горячих теней» — наиболее таинственного и малоисследованного процесса, наблюдаемого в атмосфере гигантской планеты.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3