Czy kosmiczne śmieci są tak niebezpieczne? Od czego zacząć czyszczenie orbit? Jakie problemy prawne należy w tym celu rozwiązać? Jakie projekty są oferowane? Korespondent „RG” rozmawia o tym z Władimirem Agapowem, starszym pracownikiem naukowym Instytutu Matematyki Stosowanej im. V. I. Śr. Keldysh, która jest naczelną organizacją Rosyjskiej Akademii Nauk zajmującą się problemem śmieci kosmicznych.
Tak więc wiodące mocarstwa kosmiczne, od słów o niebezpieczeństwie zanieczyszczenia kosmosu, ostatecznie zdecydowały się zabrać się do pracy. Pionierami będą Japończycy, którzy w lutym przetestują taki system czyszczenia. Ale czy to naprawdę jest tak istotne? W końcu lata mijają, dużo się mówi o niebezpieczeństwie śmieci, ale w zasadzie nie wydarzyły się z tego powodu żadne poważne wypadki. Może pozwól mu latać i nie musisz wydawać dużo pieniędzy?
Vladimir Agapov: Najpierw dowiedzmy się, o czym tak naprawdę mówimy. Czym są śmieci kosmiczne? Według ekspertów, wokół Ziemi krąży ponad 650 tysięcy różnych obiektów o wielkości powyżej jednego centymetra. Spośród nich obecnie śledzone są tylko te duże, ponad 10 centymetrów, z czego jest około 22 tys. Pozostałe setki tysięcy to incognito, „Pan X”. Ale są jeszcze mniejsze, około milimetra, ich liczbę szacuje się na około 3,5 miliona obiektów.
Najbardziej nieprzyjemną rzeczą jest to, że ta armada stale rośnie. Nie tylko dlatego, że coraz więcej pojazdów jest wysyłanych w kosmos, które w końcu również stają się śmieciami. Problem polega na tym, że sam „brud” nie jest pasywny. Przecież lecące z dużą prędkością fragmenty zderzają się ze sobą, ulegają zniszczeniu, dając początek setkom i tysiącom nowych obiektów na wiele lat. To nie przypadek, że ISS i inne statki kosmiczne są wycofywane z przebiegu prawdopodobnego zderzenia z kosmicznym błotem z coraz większą częstotliwością.
Ale kiedy mówią o unikaniu kolizji, to mówimy tylko o wystarczająco dużych fragmentach, które są stale śledzone przez specjalne lokalizatory i teleskopy. Ale na orbicie jest znacznie więcej małych placerów, których nikt nie może śledzić, ale które są również niezwykle niebezpieczne. Wiadomo, że po wylądowaniu w przednich oknach wielu statków kosmicznych pojawiły się mikropęknięcia o tak krytycznych wymiarach, że prawie mogło dojść do całkowitego rozhermetyzowania statku kosmicznego. Zdając sobie sprawę z tych wszystkich problemów, mocarstwa kosmiczne dramatycznie zintensyfikowały teraz swoje prace w zakresie zwalczania kosmicznych śmieci. Tu nie wolno marnować czasu, nie wolno doprowadzać sytuacji na skraj przepaści, gdy problem przedawni się i będzie za późno.
Ale Japończycy są już gotowi, aby jako pierwsi rozpocząć sprzątanie …
Vladimir Agapov: To nie do końca prawda. Chodzi tylko o przetestowanie jednej z wielu opcji. Nie ma wątpliwości, że ważne, ale raczej nadal, jest zwrócenie uwagi na problem. W rzeczywistości przed poważnym podjęciem konkretnych projektów konieczne jest sporządzenie spisu wszystkich kosmicznych śmieci. Gdzie i co lata, jak niebezpieczne są te przedmioty. W tej chwili nie mamy pełnego obrazu. Na niskich orbitach, do 3 tys. procent.
Wydawałoby się, że pilnie potrzebujemy wejść na niskie orbity, gdzie zgromadziła się lwia część szczątków. Ale z drugiej strony orbita geostacjonarna jest dla nas nie mniej ważna – wszak obecnie jeździ na niej około 430 pojazdów, z których każdy kosztuje dziesiątki, a nawet setki milionów dolarów. Dzięki nim mamy Internet, telewizję satelitarną i szereg innych udogodnień. I w przeciwieństwie do niskich orbit jest tylko jeden geostacjonarny i nie możemy stracić tak wyjątkowego zasobu naturalnego.
To znaczy, zanim weźmiesz kosmiczny mop, musisz zdecydować o priorytetach?
Władimir Agapow: Oczywiście. I wcale nie trzeba zaczynać od grubego brudu. Może się okazać, że leci tam, gdzie nie ma aktywnych urządzeń. Lepiej nie dotykać takich fragmentów w najbliższej przyszłości, zwłaszcza jeśli nie kolidują ze sobą. Ale nie wystarczy wyróżnić niebezpieczne ugrupowanie, trzeba już w nim zrozumieć, co jest najbardziej niebezpieczne. To znaczy, zbuduj drzewo priorytetów. I dopiero potem zacznij wydawać pieniądze na czyszczenie orbit. W przeciwnym razie efekt całego tego czyszczenia będzie skąpy.
A może równolegle kraje powinny się porozumieć, żeby w ogóle się nie zaśmiecać? Zatrzymać zanieczyszczenia?
Władimir Agapow: Z inicjatywy ONZ opracowano szereg takich środków, uzgodnionych przez różne kraje. Jest tu kilka dość oczywistych pomysłów. Na przykład, jeśli sprawdził się satelita lub stopień rakietowy, to albo trzeba je przenieść z tej orbity na niższą, skąd, z powodu spowolnienia, opadną i spłoną w atmosferze. Lub nawet utonąć w oceanie. Dotyczy to dużych obiektów, ale jest znacznie więcej drobiazgów, które są rozdzielane podczas uruchamiania urządzeń i podczas pracy - wszelkiego rodzaju nakrętki, śruby itp. Oczywistym rozwiązaniem jest tworzenie projektów tak, aby nic się nie rozdzielało.
Ale głównym dostawcą śmieci są eksplozje na orbicie. Powody są bardzo różne. Najczęściej wybucha resztki paliwa. Faktem jest, że po umieszczeniu satelity na orbicie składniki paliwowe, w tym samozapalne, pozostają w fazie rakietowej. Dopóki zbiorniki są nienaruszone, nic strasznego się nie dzieje, ale jeśli, powiedzmy, mikrometeoryt przebije się przez ścianę, nastąpi eksplozja i krok rozpadnie się na tysiące małych kawałków. Dlatego po zakończeniu programu lotu zaleca się otwarcie specjalnych zaworów w celu spuszczenia pozostałego paliwa w postaci gazów.
Jakie projekty są dziś proponowane, aby usunąć nagromadzone śmieci? Jak skuteczna jest metoda, którą będą testować Japończycy?
Vladimir Agapov: Japoński projekt zakłada wystrzelenie na orbitę specjalnego satelity i rozmieszczenie włoka elektrodynamicznego. Jest to metalowa siatka o długości 300 metrów, szerokości 30 centymetrów, a grubość nici to około 1 milimetr. Włok będzie poruszał się po orbicie, generując pole magnetyczne i przechwytując niektóre małe szczątki. Za kilka miesięcy „niewoda” z haczykiem pod wpływem ziemskiego pola magnetycznego zmieni swoją orbitę i wejdzie w gęste warstwy atmosfery, gdzie spłonie.
Projekt jest dość oczywisty, ale pytanie brzmi, czy taki włok zbierze dużo śmieci? Rzeczywiście, w statkach kosmicznych nie stosuje się tak wielu materiałów, które są namagnesowane, głównie niemagnetycznych stopów aluminium, różnych folii dielektrycznych, a ostatnio materiałów kompozytowych. Obecnie rozważanych jest wiele innych projektów. Na przykład proponuje się użycie laserów. Ale ta opcja od razu rodzi wiele pytań. Jak skierować promień na mały przedmiot, którego nikt nie widzi? To nie jest jasne. Mówią, że będziemy walczyć z widzialnym. Powiedzmy, że kierując na niego wiązkę laserową, popchniemy obiekt. Ale gdzie? Kto może przewidzieć, dokąd poleci, jeśli nie zna kształtu obiektu, jego masy, materiału? W wyniku takiego uderzenia obiekt może stać się jeszcze bardziej niebezpieczny, zderzyć się z jakimś pracującym aparatem.
Moim zdaniem jednym z ciekawszych pomysłów jest zastosowanie różnych układów hamulcowych. Np. po zakończeniu swojego życia satelita wyrzuca „żagiel”, „spadochron” lub po prostu duży balon napompowany gazem. W efekcie powierzchnia całej konstrukcji gwałtownie się zwiększa, co znacznie ją hamuje. Urządzenie szybko obniży wysokość lotu, wejdzie w gęste warstwy atmosfery i spłonie.
W filmach science fiction od dawna na orbitach działają różne manipulatory, które usuwają i instalują satelity i inny sprzęt. Czy w portfolio naukowców są takie projekty?
Władimir Agapow: Oczywiście. Ale są chyba najtrudniejsze technicznie. W końcu duży obiekt śmieciowy ma masę do kilku ton i obraca się w złożony sposób, nie można nim sterować. Ma ogromny rozmach. Jak go przechwycić i nie zniszczyć ani manipulatora, ani samego statku kosmicznego, na którym manipulator jest zainstalowany? Tutaj trzeba rozwiązać złożone problemy techniczne.
3,5 miliona różnych śmieci kosmicznych krąży wokół Ziemi
Ale oprócz problemów czysto naukowych i technicznych są inne problemy. W końcu w ten sposób możesz usunąć nie tylko śmieci, ale także statki kosmiczne innych ludzi, nawet działające. Oznacza to, że w istocie są to systemy podwójnego zastosowania – cywilne i wojskowe. Dlatego w walce z kosmicznym śmieciem pojawia się ważny aspekt prawny. Z jednej strony na orbicie latają kosmiczne śmieci, ale z drugiej nawet „martwe” obiekty, które wygasły, należą do kogoś. A próba jednego z krajów, nawet mając najlepsze intencje, usunięcia czyjegoś obiektu, może prowadzić do bardzo poważnych konfliktów. Oznacza to, że takie operacje muszą być wykonywane w sposób skoordynowany ze wszystkimi uczestnikami, aby nie powstały dodatkowe ryzyka. Światowa społeczność pracuje dziś nad tymi kwestiami, ponieważ wszyscy rozumieją, że każdy nagły ruch może prowadzić do nieprzyjemnych konsekwencji dla wszystkich. Nawiasem mówiąc, nawet jeśli nagle całkowicie przestaniemy latać w kosmos, ilość śmieci i tak będzie rosła. Szacunki pokazują, że tylko w wyniku wzajemnych zderzeń już lecących fragmentów za 20-30 lat przyrost szczątków przewyższy ich utratę w wyniku naturalnych procesów wytracania prędkości w górnych warstwach atmosfery i deorbitacji.
referencja
Dziś łączna masa kosmicznych śmieci na orbicie wynosi około 6700 ton. Jego gęstość na wysokościach 800-1000 kilometrów osiągnęła poziom krytyczny. Z powodu zderzenia z nim prawdopodobieństwo utraty statku kosmicznego na okres 10-15 lat jest już wyższe niż prawdopodobieństwo utraty statku kosmicznego z powodu awarii systemów pokładowych. Prawdopodobieństwo zderzenia dwóch dużych obiektów na niskich orbitach szacuje się jako jedno zdarzenie na 15 lat. Jeszcze 10 lat temu liczba ta jest 4 razy mniejsza.
