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 нашей Галактике за пределами Солнечной системы обнаружено несколько сотен планет. Исследовать их проще и дешевле при помощи автоматических зондов сверхмалого размера. Запускать эти аппараты можно с Земли из электромагнитной пушки, а ускорять и корректировать орбиты будут гравитационные поля встречных звезд.
    Полеты к звездам — любимая тема фантастов и авторов компьютерных игр. Лихо носятся их звездолеты на просторах Галактики! Вот только неясно — как и зачем? Но эти вопросы не очень волнуют любознательных читателей: «как» — это придумают инженеры, а уж «зачем» — вообще неприлично спрашивать. Вы только представьте: новые неизведанные миры, братья по разуму... Разве это неинтересно?!
    Но не все фантазии удается воплотить в жизнь. Романтическая эпоха поиска внеземных цивилизаций, рожденная в начале 1960-х успехами космонавтики и радиоастрономии, к концу столетия почти сошла на нет.



  • В кинокомедии «Карнавальная ночь» один из персонажей — лектор — сообщает: «Есть ли жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе, науке не известно». С тех пор прошло почти полвека, но это утверждение справедливо и сегодня. Однако не менее справедливо и другое: «Где есть вода — там есть и жизнь». Сегодня с большой долей уверенности можно сказать: вода на Марсе есть. Дело за малым — отыскать там жизнь.


  • 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


  • 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.



  • Никто пока не определил, всякая ли звезда в Галактике окружена другими планетами, либо Солнце является исключением из данного правила. За последние 9 лет астрономы при наблюдении за колебательными движениями звезд, которые вызваны воздействием, оказываемым на них планетами, обнаружили сотни таких планет. Но этот метод помогает фиксировать лишь самые массивные планеты, находящиеся неподалеку от звезд. Так можно обнаружить Юпитер, Сатурн в Солнечной системе, но мелкие тела (кометы, астероиды, планеты земного типа), делающие Солнечную систему такой разнообразной, астрономы бы не смогли найти, используя эти методы наблюдения.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Существует небольшой шанс, что через 3,34 миллиарда лет Марс столкнется с Землей. Также есть вероятность столкновения Земли и Венеры или Меркурия и Венеры. Меркурий вообще может упасть на Солнце или улететь в межзвездное пространство. Таковы причуды нашей системы, новые тайны которой раскрыли ученые.
    Подробнейшее численное моделирование эволюции орбит в Солнечной системе выполнили профессор Жак Ласкар (Jacques Laskar) и Микаэль Гастино (Mickael Gastineau) из Парижской обсерватории (Observatoire de Paris).
    Долгое время астрономы полагали, что орбиты планет в Солнечной системе стабильны и неизменны. Потом стали появляться сведения, что на заре зарождения системы орбиты ряда планет сильно отличались от нынешних и претерпевали большие изменения, прежде чем все «устоялось».



  • 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.



  • Был ли Большой взрыв началом времени или Вселенная существовала и до него? Лет десять назад такой вопрос казался нелепым. В размышлениях о том, что было до Большого взрыва, космологи видели не больше смысла, чем в поисках пути, идущего от Северного полюса на север. Но развитие теоретической физики и, в частности, появление теории струн заставило ученых снова задуматься о предначальной эпохе.
    Вопрос о начале начал занимать философов и богословов с давних времен. Он переплетается с множеством фундаментальных проблем, нашедших свое отражение в знаменитой картине Поля Гогена «D’ou venons-nous? Que sommes-nous? Ou allons-nous?» («Откуда мы пришли? Кто мы такие? Куда мы идем?»). Полотно изображает извечный цикл: рождение, жизнь и смерть — происхождение, идентификация и предназначение каждого индивидуума. Пытаясь разобраться в своем происхождении, мы возводим свою родословную к минувшим поколениям, ранним формам жизни и прото-жизни, химическим элементам, возникшим в молодой Вселенной, и, наконец, к аморфной энергии, некогда заполнявшей пространство. Уходит ли наше фамильное древо корнями в бесконечность или космос так же не вечен, как и мы?

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6


  • ...Среди прочих лептонов в 1936 году, среди продуктов взаимодействий космических лучей, был открыт мюон. Он оказался одной из первых известных нестабильных субатомных частиц, которая во всех отношениях, кроме стабильности, напоминает электрон, то есть имеет тот же заряд и спин и участвует в тех же взаимодействиях, но имеет бóльшую массу. Примерно за две миллионные доли секунды мюон распадается на электрон и два нейтрино. На долю мюона приходится значительная часть фонового космического излучения, которое регистрируется на поверхности Земли счетчиком Г. Гейгера...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6


  • ...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