Уборка на орбите: как избавляться от космического мусора
Фото: NASA / Keystone Press Agency / Global Look Press
Сколько человечество осваивает космос — столько же оно засоряет околоземное пространство. В этом смысле довольно символично, что на орбите до сих пор находится перчатка, потерянная астронавтом Эдом Уайтом еще в 1965 году. К настоящему моменту счет таким объектам — вышедшим из строя спутникам, отработавшим частям ракет, да и просто обломкам — идет уже на миллионы. И с этим надо что-то делать, ведь космический мусор — угроза безопасности полетов и серьезный финансовый риск.
Современная экономика буквально «подвешена» на космические технологии: спутники обеспечивают синхронизацию банковских систем, управление авиационными и морскими перевозками... Глобальный рынок космических услуг уже превышает $500 млрд, и он сильно зависит от стабильности орбитальной среды. Так, сбой в системе GPS в 2019 году на несколько часов нарушил в Европе авиасообщение и логистику.
Но если происходит не просто ошибка, которую, как правило, можно исправить, а чисто физическое разрушение части спутниковой инфраструктуры? В 2009 году неработающий российский аппарат «Космос-2251» столкнулся с действующим американским Iridium-33. В результате первого в истории спутникового ДТП образовались тысячи фрагментов космического мусора, и вопрос орбитальной безопасности и контроля за обломками стал восприниматься значительно серьезнее.
Сложность ситуации на космических «дорогах» постоянно растет — ее усугубляют появившиеся в последние годы мегасозвездия спутников. Одна только компания SpaceX уже вывела на орбиту тысячи аппаратов Starlink, а в перспективе их число может превысить 30–40 тыс. Это радикально увеличивает плотность объектов на орбите.
Чем больше объектов — тем выше вероятность столкновений. А каждое столкновение порождает все новые обломки, усиливая эффект «снежного кома», известный как синдром Кесслера. Сегодня вокруг Земли вращаются в общей сложности более 30 тыс. объектов размером свыше 10 см. А фрагментов меньше сантиметра, по некоторым оценкам, — до 100 млн. Их практически невозможно отследить, но именно они наиболее опасны. Ведь на околоземной орбите скорость таких миниатюрных обломков достигает 7–8 км/с — примерно в 10 раз быстрее пули. Даже крошечный фрагмент может пробить обшивку спутника.
Прецеденты имеются — пока без фатальных последствий. Например, после одной из миссий шаттла специалисты NASA обнаружили повреждение иллюминатора. Причиной стал миниатюрный кусочек отслоившейся краски: на гигантской скорости он оставил заметный след на специальном многослойном стекле.
Технологии очистки: швабра на грани фантастики
Необходимость как можно быстрей удалить с орбиты отработавшие свое аппараты заставила разрабатывать всевозможные специальные устройства. Например, часть современных спутников оснащается «парусами торможения» — конструкциями, которые разворачиваются в конце срока службы и ускоряют сход отработавшего аппарата с орбиты.
Но это — расчет на будущее. Сейчас же для космической отрасли важней понять, что и как делать с тем мусором, что уже имеется на околоземной орбите. Попытки решить проблему уже породили целый спектр технологических решений, многие из которых еще недавно могли показаться фантастикой.
Европейское космическое агентство готовит миссию ClearSpace-1 — первый коммерческий проект по удалению крупного объекта — переходного отсека весом 112 кг, оставшегося после запуска ракеты Vega в 2013 году. Разработанный стартапом ClearSpace SA аппарат захватит объект с помощью роботизированных манипуляторов, а затем совершит контролируемый сход с орбиты для сгорания в атмосфере.
Японская компания Astroscale для техобслуживания находящихся на орбите спутников разрабатывает аппараты, которые оснащены механизмом магнитного захвата. Эти же аппараты вполне способны выступать в роли «дворников»: стыковаться с отработавшими свое спутниками или обломками и выводить те на безопасную орбиту, чтобы затем они сгорели в атмосфере.
В рамках эксперимента RemoveDEBRIS британские инженеры успешно протестировали сеть, которая «накрывает» обломок как рыбацкая снасть. В другом эксперименте использовался гарпун, способный закрепиться в корпусе неуправляемого объекта.
Есть и более экзотические идеи. Например, использование наземных лазеров, которые не уничтожают мусор, а слегка «подталкивают» его, меняя орбиту так, чтобы объект быстрее сгорел в атмосфере.
У проблемы космического мусора есть не только техническая сторона. Парадокс в том, что вопрос уборки на орбите — сложная правовая коллизия. Согласно международному праву, любой космический объект остается собственностью государства запуска — даже если он превратился в неконтролируемый кусок металла.
Это приводит к абсурдным ситуациям. Представим: один спутник угрожает десяткам других, но убрать без разрешения страны-владельца его нельзя. А в условиях геополитической напряженности получить такое разрешение может быть крайне сложно.
Более того, любые технологии очистки могут иметь двойное назначение. Спутник, способный захватить мусор, теоретически может вывести из строя и действующий аппарат. Это вызывает опасения, что под видом «экологической миссии» могут скрываться элементы противоспутниковых систем.
Для России проблема космического мусора имеет особое значение. С одной стороны, наша страна обладает одной из крупнейших орбитальных историй и значительным количеством объектов на орбите. С другой — сохраняет компетенции в области ракетно-космической техники и систем мониторинга.
Российская система предупреждения о космических угрозах позволяет отслеживать опасные сближения и предотвращать столкновения. Однако в будущем этого может быть недостаточно: пассивный мониторинг придется дополнять активными мерами.
Разработка собственных технологий удаления мусора может стать не только вопросом безопасности, но и новым рынком.
Дальнейшее освоение космоса будет определяться не только количеством запусков, но и способностью управлять последствиями своей активности. Потому что главный вызов XXI века в космосе — это уже не достижение орбиты, а сохранение возможности на ней оставаться.
Еще по теме
