Космический мусор: невидимая угроза на орбите Земли

В ночном небе мы видим звезды, но не видим того, что летает гораздо ближе к Земле. А между тем вокруг нашей планеты крутится не только Луна, но и гигантская, постоянно растущая свалка. За шесть десятилетий, прошедших со дня запуска первого «Спутника», мы не только научились покорять космическое пространство, но и успели создать рукотворную катастрофу — пояс космического мусора. Что именно там летает и насколько это опасно для нас, землян?

Откуда берется космический мусор Фото: Frame Stock Footage/Shutterstock/FOTODOM Основу «мусорного пояса» составляют тысячи отслуживших свой срок спутников и отработанных верхних ступеней ракет

Картина этого «мусорного пояса» поражает своим масштабом и разнообразием. Его основу составляют тысячи отслуживших свой срок спутников и отработанных верхних ступеней ракет. По данным NASA, общая масса этого материала превысила 9 000 тонн. Большинство обломков находится на высотах около 750–1000 км.

Самые опасные и многочисленные обитатели этой свалки — осколки, порожденные катастрофами. Например, в 2007 году во время испытаний противоспутникового оружия Китай преднамеренно уничтожил свой старый метеорологический спутник «Фэнъюнь-1C», создав более 3500 крупных отслеживаемых обломков.

Еще один трагический рубеж был пройден в 2009 году, когда впервые столкнулись два спутника — «Iridium-33» и «Космос-2251», добавив около 2000 новых крупных фрагментов.

Ученые считают, что эти два события ответственны примерно за одну треть всех каталогизированных обломков на орбите. И это лишь вершина айсберга: помимо более 25 000 объектов размером свыше 10 см, существуют около 500 000 частиц от 1 до 10 см и свыше 100 млн фрагментов размером более 1 мм.

Чем опасен космический мусор на орбите Фото: Goinyk Production/Shutterstock/FOTODOM Для Международной космической станции, которая является наиболее защищенным космическим кораблем в истории, угроза столкновения — это реальность

Главная опасность космического мусора кроется в фантастической скорости. На типичной низкой околоземной орбите все объекты движутся со скоростью 7–8 км/с. На таких скоростях кинетическая энергия даже крошечной частицы становится сравнима с энергией взрыва. Скорость удара при столкновении может достигать 15 км/с, что более чем в десять раз превышает скорость пули. Столкновение с частицей размером в 1 см гарантированно выведет из строя любой спутник или пилотируемый корабль.

Для Международной космической станции, которая является наиболее защищенным космическим кораблем в истории, угроза столкновения — это реальность. Сеть космического наблюдения регулярно вычисляет вероятность сближений, и если она превышает 1 к 10 000, МКС уклоняется. Подобное происходит примерно раз в год. 

Еще большую тревогу вызывает так называемый эффект Кесслера — теоретический сценарий цепной реакции столкновений, который может сделать орбитальные области практически непригодными для космической деятельности. Причем на многие столетия.

Опасен ли космический мусор для жителей Земли Фото: Science Photo Library/East News Космический шатл «Колумбия» разрушился при входе в атмосферу Земли 1 февраля 2003 года, в результате чего погибли семь астронавтов. Обломки от взрыва были разбросаны по обширной территории на юге США. На фото обломок шатла

Летающие объекты угрожают не только на орбите. Первый задокументированный случай, когда космический мусор напрямую причинил вред людям, произошел в 1969 году: пять японских моряков получили травмы от упавшего обломка. Спустя почти три десятилетия, в 1997 году, фрагмент американской ракеты Delta II ударил по плечу американки из Оклахомы Лотти Уильямс.  

Случаи продолжались. В 2002 году в Китае 6-летний мальчик У Цзе получил перелом пальца и ушиб лба в результате падения куска обшивки от спутника Resource Second весом 10 кг. Трагедией, связанной с падением крупных объектов, стала гибель шаттла «Колумбия» в 2003 году. Более 83 000 деталей оказались на американской земле вместе с останками семерых астронавтов.

А в 2020 году мир с тревогой следил за неконтролируемым падением 20-тонной основной ступени китайской ракеты «Чанчжэн-5B» — крупнейшего объекта после советской станции «Салют-7». К счастью, большая часть обломков упала в океан, хотя фрагменты, включая 12-метровую металлическую трубу, все же достигли суши, повредив несколько зданий в Кот-д’Ивуаре.

Пока человечеству везет: подобные инциденты — большая редкость. В среднем один каталогизированный объект падает на Землю каждый день, но большинство обломков сгорают в атмосфере. А уцелевшие фрагменты обычно попадают в океаны или малонаселенные районы.

Как решают проблему космического мусора Фото: Andrey VP/Shutterstock/FOTODOM В официальных каталогах числится более 27 000 объектов и лишь около 5000  из них — это рабочие спутники

Поскольку проблема носит глобальный характер, ее решение требует международной координации. Первый шаг — тотальный мониторинг. Специализированные службы по всему миру непрерывно отслеживают все объекты размером более 5–10 см. В официальных каталогах числится более 27 000 таких отслеживаемых объектов, и лишь около 5000 из них — это рабочие спутники.

Второе направление — профилактика. Современные международные стандарты требуют минимизировать создание нового мусора. Для новых спутников на низкой орбите действует «правило 25 лет»: они должны сойти с орбиты в течение четверти века после завершения миссии. Эта мера важна, потому что выше 1000 км орбитальный мусор может оставаться веками, а выше 2000 км — тысячелетиями. Спутники на геостационарной орбите по окончании работы уводятся на специальную «орбиту захоронения».

Самые массивные объекты — отработавшие станции и грузовые корабли — требуют особого подхода и захоронения на Земле. Для них существует «Кладбище космических кораблей» — удаленный район в южной части Тихого океана. Это место глубиной около 4 км стало последним пристанищем для сотен аппаратов, включая станцию «Мир». При контролируемом сходе с орбиты большая часть объекта сгорает, но тугоплавкие элементы падают в эту безопасную зону.

Но можно ли совсем убрать свалку? Этот этап только начинается. Ученые работают над технологиями активного удаления мусора. Японский проект ELSA-d проверил технологию магнитного захвата. Европейская миссия ClearSpace-1, запланированная на 2026 год, должна впервые с помощью манипуляторов захватить и безопасно свести с орбиты крупный обломок.

Разрабатываются и более смелые концепции: спутники-буксиры, аппараты с сетями или гарпунами, проекты лазерных установок. Пока каждая такая миссия — дорогой эксперимент. Поэтому стратегия заключается в том, чтобы сначала отработать технологии на самых опасных обломках.

Космическая стирка: миссия выполнима. Или нет?

Чего нельзя делать в космосе

Как проходит типичный день космонавта на орбите